מינרלים

זירקון



משמש כאבן חן במשך למעלה מ 2000 שנה. כיום זהו הצפרה העיקרית של זירקוניום.


קריסטל זירקון: מקבץ קטן של גבישי זירקון מעוצבים בצורה יפה אשר מדגימים בבירור כי זירקון הוא חלק ממערכת הגבישים הטטרגון. הגבישים הארבע-צדדיים הם פריזמטיים עם חתך מרובע ומסתיימים בפירמידה. הגביש הגדול ביותר באשכול אורך כ- 1.7 סנטימטרים. דגימה מהר. מלוסה, מלאווי.

מה זה זירקון?

זירקון הוא מינרל סיליקט זירקוניום עם הרכב כימי של ZrSiO4. הוא נפוץ ברחבי העולם כמרכיב מינורי של סלעים מפקקים, מטמורפיים ומשקעים.

זירקון הוא אבן חן פופולרית המשמשת כמעט 2000 שנה. הוא מופיע במגוון רחב של צבעים ובעל בהירות ואש המתחרים מאלה של יהלום. זירקון חסר צבע משמש לעתים כחלופה בעלות נמוכה יותר ליהלום. אין לבלבל בין זירקון לזירקוניה מעוקבת, שהיא חומר מעשה ידי אדם.

זירקון קיים ברוב הקרקעות ובמשקעים הקלאסטיים. משקעים עשירים בזירקון ממוקשים והזירקון המשוחזר משמש לייצור מתכת זירקוניום וזירקוניום דו חמצני. אלה משמשים במגוון רחב של מוצרים מיוצרים ותהליכים תעשייתיים.

פנינה זירקונית מחוספסת: גבישי זירקון מעוגלים בזרם מפיקדון סחף באוסטרליה. למרות הזירקון החום אינו סחיר במיוחד, ניתן לשנות את חלקו לצבע כחול עשיר על ידי חימום באטמוספרה המפחיתה לטווח של בין 900 ל 1000 מעלות צלזיוס. אבנים אלה נעות בין 5 ל -10 מילימטרים.

המופע הגיאולוגי של זירקון

זירקון הוא מינרל אביזר עיקרי ברוב הסלעים הגרניטיים. זה קיים גם בסלעים וסובלים אחרים הנגזרים מהמטמורפיזם של סלעים גרגיים הנושאים זירקון. הזירקון נפוץ כל כך ומופץ באופן נרחב על פני סלעי פני כדור הארץ עד שהוא יכול להיחשב כמינרל בכל מקום. עם זאת, זירקון בדרך כלל אינו מבחין בסלעים ומשקעים בגלל גודל החלקיקים הקטן מאוד שלו. גרגרי זירקון בגודל של כמה מילימטרים בודדים הם נדירים - הם בדרך כלל מתחת למילימטר אחד. זהו אחד המינרלים הנפוצים ביותר אך מתעלמים מהכדור הארץ.

זירקון עמיד מאוד בפני שינוי ושחיקה כימית. כאשר מבלים יחידות סלע המכילות זירקון ושקעיהם נשחקים, מתפזרים מספר עצום של גבישי זירקון זעירים. אלה יכולים להימשך בקרקעות, משקעים וסלעי משקע במשך מיליונים - אפילו מיליארדים - של שנים. הם יכולים לשרוד מספר מחזורים של הרמה, בליה, שחיקה ודיכאון.

חלק מהגבישים הגדולים ביותר של זירקון נוצרים בפגמיטיטים, סלעים פגמנטיים המכונים קרבונאטים, ובאבני גיר שמשנות על ידי מטמורפיזם הידרותרמי. הזירקונים הגדולים הללו הם לפעמים בעלי בהירות גבוהה ומתאימים לשימוש כאבני חן.

פנים זירקון: זירקונים טבעיים ומטופלים בחום במגוון צבעים הכוללים לבן, שמפניה, כחול, ירוק, צהוב, אפרסק, ורד, קוניאק, דבש ומוקה. גודלן של אבנים אלה כחמישה מילימטרים ומשקלן בסך הכל 7.47 קראט. צבעי הלבן, הכחול, הירוק, הצהוב, האפרסק והשושנה הופקו על ידי טיפול בחום.

תכונות פיזיות של זירקון

סיווג כימיסיליקט
צבעבדרך כלל צהוב, חום או אדום. גם חסר צבע, אפור, כחול וירוק.
רצועהחסר צבע. בדרך כלל קשה יותר מפלטת הפס.
ברקזגוגית לאדמנטין, לעיתים שמנונית.
דיאדיניותשקוף לשקוף
מחשוףלא מושלם
קשיות מוהס7.5
כוח משיכה ספציפי4.6 עד 4.7
מאפייני אבחוןקשיות, ברק, כוח משיכה ספציפי
תרכובת כימיתZrSiO4
מערכת קריסטלטטרגון
שימושיםעפרות מתכת זירקוניום, עפרות של זירקוניום דו חמצני, חומרי הלבנה, פיגמנט לבן, אבני חן, תארוך רדיומטרי.

זירקון כאבן חן

זירקון משמש כאבן חן במשך למעלה מ 2000 שנה. מדד הפיזור והשבירה הגבוהים מאוד מעניקים לו הברקה ושריפה המתחרות באלה של היהלום. מסיבה זו, זירקון פנים ללא צבע שימש כתחליף פופולרי וגם הונאה ליהלום.

גמולוגים ותכשיטנים בקיאים רבים מסוגלים להבחין בין זירקון ליהלום בבדיקה מהירה. לשם כך הם מביטים אל האבן, דרך חזית השולחן, ומתמקדים בצמתים של חזית הביתן, עם זכוכית מגדלת 10X. צומת הפנים של הביתן אמור להופיע כתמונות כפולות הנגרמות כתוצאה משבירה כפולה של זירקון. היהלום שביר באופן יחסי ולא יראה הכפילה של התכונות בתוך האבן. ניתן להשתמש באותה בדיקה כדי להבחין בין זירקון לזירקוניה מעוקבת.

זירקון הוא פנינה פופולרית מכיוון שהיא קיימת במגוון צבעים נעימים. רוב הזירקונים הטבעיים הם צהובים, אדומים או חומים. ניתן להשתמש בחימום ובהקרנה לייצור צבעי זירקון חסרי צבע, כחול, ירוק ורבים אחרים. כחול הוא צבע הזירקון הפופולרי ביותר. כ 80% מהזירקונים הנמכרים כיום הם כחולים.

למרות שהוא אינו עמיד כמו יהלום, לזירקון יש עמידות פיזית טובה כמו פנינה. יש לו קשיות של 7.5 ושסע לא מושלם. שילוב זה הופך אותו למתאים לרוב השימושים באבני חן הכוללים טבעות, עגילים, תליונים, סיכות ותכשיטים אחרים. כמה זירקונים, בעיקר אבני חן שטופלו בחום, יכולים להיות שבירים. שולי הפנים של אבני חן אלה רגישים לחתכים ולסדוק.

נזק זירקון במכוני שיזוף וציפורניים

רוב הזירקון הכחול הנמכר בתכשיטים מיוצר כיום על ידי טיפול בחום בזירקון חום באווירה מקטינה ל 900 עד 1000 מעלות צלזיוס. יש אנשים שפגעו בזירקונים הכחולים הללו על ידי חשיפתם לקרינה אולטרה סגולה במיטות שיזוף או תחת מנורות אולטרה סגול המשמשות לריפוי דבקי הציפורניים האקריליות. הצבע הכחול יכול להתפרק לחום עם דקות ספורות של חשיפה. צבעם של חלק מהאבני חן הללו שוחזרו על ידי חשיפה לאור ליבון נמוך במפלים. כדי למנוע הרס של פנינה נחמדה, הסר תכשיטים בשיזוף ומכוני ציפורניים. 1

ייצור תרכיז זירקון: תרכיז מינרלים זירקון מיוצרים על ידי כריית חולות מינרלים כבדים מפיקדונות יבשתיים ויבשים. אוסטרליה, דרום אפריקה, סין, אינדונזיה, מוזמביק, הודו, אוקראינה, סרי לנקה, מדגסקר, ברזיל, קניה ועוד כמה מדינות אחרות ייצרו ריכוזי זירקון בשנת 2014. 2

כרייה מינרלית כבדה: תמונה של מכרה חולות הכבד-מינרלים של קונקורד בדרום מרכז וירג'יניה. חול ונחושת סחוס מאוד בעידן הפליואזן מכיל כ- 4% במשקל מינרלים כבדים. מפעל הפרדה משמש להחזרת אילמניט, לוקוקסן, רוטיל וזירקון. 3

כריית זירקון

זירקון מכרה מחפירות נחל במשך למעלה מ 2000 שנה. כריית זירקון מוקדמת זו הייתה בעיקר להשיג גבישים נחמדים לשימוש כאבני חן. כיום, רוב הזירקון מיוצר על ידי משקעים או כריית משקעים עשירים בזירקון. משקעים אלה יכולים להיות בשקעים בחוף, ליטורלי או סחף.

לזירקון יש כוח משיכה ספציפי של 4.6 עד 4.7, שהוא הרבה יותר גבוה מגרגרי המשקעים הדטריטיים האופייניים שנמצאים בין 2.6 ל 2.8. הפרש הכוח הספציפי הזה מאפשר להחליף גרגירי זירקון מהמשקעים על ידי הפרדה מכנית. שיטות הפרדת כוח משיכה ספציפיות מאפשרות לשחזר רווחיות זירקון ומינרלים כבדים אחרים בדרגת עפרות של אחוזים בודדים. זירקון הוא לרוב תוצרת העתקה בפעולות כרייה / עיבוד בהן מכורים אילמניט ורוטיל לצורך טיטניום. בארצות הברית מכורים זירקונים בוירג'יניה, ג'ורג'יה, צפון קרוליינה ופלורידה.

זירקון בדרגה תעשייתית ממוקש מפיקדונות יבשתיים וימיים ממוצא סחף באזורים רבים בעולם. אוסטרליה, דרום אפריקה, סין, אינדונזיה, מוזמביק, הודו, אוקראינה, סרי לנקה, מדגסקר, ברזיל, קניה ועוד כמה מדינות אחרות היו יצרנים חשובים בשנת 2014. משקעי סחף אלו מכילים בעיקר גרגירי זירקון תת-מילימטר, הנגזרים מהבלייה של גרניט. סלעים.

זירקון בדרגה פנינה מיוצר ממרבצי סחף בסרי לנקה, קמבודיה, מיאנמר וויאטנם במשך מאות שנים. הפיקדונות האחרונים יותר בדרגת פנינה הם באוסטרליה, ניגריה ומדגסקר. פיקדונות שנכרתו בזירקון בדרגה פנינה חייבים להכיל גבישים בגודל של כמה מילימטרים לפחות ובהירות טובה. בדרך כלל הם נגזרים מבליעה של סלעי קרבונט וסוגי סלע אחרים הקשורים בפעילות הידרותרמית. כמה מהגבישים הזירקוניים הטובים ביותר באבני חן מכורים ישירות מחללים בפגמיטיט.

הדרך הטובה ביותר ללמוד על מינרלים היא ללמוד עם אוסף של דגימות קטנות שתוכלו לטפל בהן, לבחון ולהתבונן בתכונותיהן. אוספי מינרלים יקרים זמינים בחנות Geology.com.

זירקון, זירקוניום, זירקוניה וזירקוניה מעוקב

יש הרבה בלבול ציבורי בין ארבעה חומרים: זירקון, זירקוניום, זירקוניה וזירקוניה מעוקבת. הגדרות סיכום של מונחים אלה ניתנות להלן.

זירקון הוא מינרל טבעי המופיע בתרכובת כימית של ZrSiO4.

זירקוניום היא מתכת לבנה כסופה ואלמנט כימי. יש לו מספר אטומי של 40 וסמל אטומי של זר.

זירקוניה הוא תחמוצת הגביש הלבן של זירקוניום עם הרכב כימי של ZrO2. צורה ZRO המופיעה באופן טבעי, אך נדיר2 הוא הבדליין המינרלי.

זירקוניה מעוקב היא אבן חן סינתטית עם מראה הדומה מאוד ליהלום. זה מוכר עבור חלק קטן מהעלות של היהלום והיה היסטורי סימולציה של היהלומים הנפוצה ביותר.

כל החומרים הללו קשורים זה לזה. זירקוניום, זירקוניה וזירקוניה מעוקבים כולם מיוצרים מזירקון בדרגה תעשייתית.

שימושים תעשייתיים בזירקון

הפניות לזירקון
1 שינוי צבע הפיך של זירקון כחול על ידי קרינה אולטרה סגולה עם גל ארוך, מאת נתן ד. רנפרו, אבני חן וגמולוגיה, כרך 52, מספר 3, סתיו 2016.
2 זירקון והפניום, מאת ג'ורג 'מ. בדינגר, שנתון מינרלים לשנת 2014, הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית, אוגוסט 2016.
3 מודל הפיקדון לחולות כבדים-מינרלים בסביבות חוף, מאת ברדלי ואן גוסן, דייוויד ל. פיי, אנג'אנה ק. שאה, פיליפ ל. ורנפלק וטוד מ .פן, דגמי פיקדון מינרלים להערכת משאבים, דוח חקירות מדעיות 2010-5070-L, סקר גיאולוגי של ארצות הברית, 2014.
4 Mineville, מזרח אדירונדקים - מחקרים גיאופיזיים וגיאולוגיים, מאת אנג'אנה שאה, מאמר באתר התוכנית למשאבים מינרלים של הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית, שנמצא בנובמבר 2016.

לחול זירקון מקדם התפשטות נמוך והוא יציב מאוד בטמפרטורות גבוהות. הוא משמש כחומר עקשן ביישומי יציקה ויציקה רבים. אחד השימושים הנפוצים ביותר הוא בייצור קרמיקה.

זירקוניום דו חמצני (זירקוניה) מיוצר על ידי חימום חול זירקון לטמפרטורה גבוהה מספיק כדי לפרק את מולקולת הזירקון. בצורה אבקתית, זירקוניום דו חמצני הוא לבן בהיר, רפלקטיבי ויציב מאוד. הוא משמש כממרח, כחומר הלבנה ופיגמנט בזיגוגיות וכתמים המשמשים בקרמיקה וכלי חרס. זירקוניה מיוצבת יתריה משמשת לייצור זירקוניה מעוקבים, רכיבי סיבים אופטיים, ציפויים עקשן, קרמיקה, תותבות ומוצרי שיניים אחרים.

זירקון משמש כחצב העיקרי של מתכת זירקוניום. זירקוניום משמש במגוון מוצרי מתכת הדורשים עמידות בפני חום וקורוזיה. הוא משמש לייצור סגסוגות בעלות ביצועים גבוהים, פלדה מיוחדת, חוטי מנורה, פריימר נפץ, ציוד מחשב ורכיבי אלקטרוניקה רבים.

זירקונים בני מיליארד שנה: גרגירי הזירקון האלה נאספו בעבודת יד מסלע אלביט קוורץ שנאסף במחוז אסקס, ניו יורק. תמונת אור מיקרוסקופ פטרוגרפית זו מגלה סדקים, תכלילים ו"אזורי גיל "בכל הגרגרים. ליבות וחישוקי גרגיר הזירקון משקפים אירועים מגמטיים וטקטוניים שהתרחשו באזור לפני 1-1.15 מיליארד שנה. 4

זירקון וריקבון רדיואקטיבי

גבישי זירקון רבים מכילים כמויות עקבות של אורניום ותוריום. אלמנטים רדיואקטיביים אלה שולבו בזירקון בזמן ההתגבשות. הם ממירים למוצרי ריקבון שלהם בקצב קבוע. ניתן להשתמש ביחס בין חומרי אב למוצרי בת להערכת זמן ההתגבשות. בשיטה זו, גרגרי המינרלים העתיקים ביותר בעולם הם גבישי זירקון הנמצאים באוסטרליה. ההערכה היא שהם כ -4.4 מיליארד שנים.

כאשר אלמנטים רדיואקטיביים בגבישים זירקוניים או חומרים סמוכים מתפרקים, נפלטת קרינה. הקריסטל הזירקוני יכול להיפגע מקרינה זו. זירקון כלשהו נפגע כל כך מחשיפה לקרינה זו עד שהוא כבר לא שומר על הבהירות והתכונות האופטיות של חומר פנינה אטרקטיבי. זו הסיבה כי זירקון כלשהו אינו מתאים לשימוש כאבני חן.