Les minéraux

Zircon



Utilisé comme pierre précieuse depuis plus de 2000 ans. Aujourd'hui, c'est le minerai primaire de zirconium.


Cristal de zircon: Un petit groupe de cristaux de zircon bien formés qui démontrent clairement que le zircon est un membre du système cristallin tétragonal. Les cristaux à quatre côtés sont prismatiques avec une section carrée et se terminent par une pyramide. Le plus grand cristal de l'amas mesure environ 1,7 cm de long. Spécimen du mont. Malosa, Malawi.

Qu'est-ce que le zircon?

Le zircon est un minéral de silicate de zirconium avec une composition chimique de ZrSiO4. Il est commun dans le monde entier en tant que constituant mineur des roches ignées, métamorphiques et sédimentaires.

Le zircon est une pierre précieuse populaire qui est utilisée depuis près de 2000 ans. Il se présente dans une large gamme de couleurs et a une luminosité et un feu qui rivalisent avec ceux du diamant. Le zircon incolore est parfois utilisé comme une alternative à moindre coût pour le diamant. Le zircon ne doit pas être confondu avec la zircone cubique, qui est un matériau synthétique.

Le zircon est présent dans la plupart des sols et des sédiments clastiques. Les sédiments riches en zircon sont extraits et le zircon récupéré est utilisé pour produire du zirconium métallique et du dioxyde de zirconium. Ils sont utilisés dans une grande variété de produits manufacturés et de processus industriels.

Zircon Gem Rough: Cristaux de zircon arrondis d'un gisement alluvial en Australie. Bien que le zircon brun ne soit pas très commercialisable, une grande partie de celui-ci peut être transformé en une riche couleur bleue en chauffant dans une atmosphère réductrice entre 900 et 1000 degrés Celsius. Ces pierres ont une taille d'environ 5 à 10 millimètres.

Présence géologique du zircon

Le zircon est un minéral accessoire primaire dans la plupart des roches granitiques. Il est également présent dans le gneiss et d'autres roches dérivées du métamorphisme des roches ignées contenant du zircon. Le zircon est si commun et largement distribué à travers les roches de la surface de la Terre qu'il pourrait être considéré comme un minéral omniprésent. Cependant, le zircon n'est généralement pas remarqué dans les roches et les sédiments en raison de sa très petite taille de particules. Les grains de zircon de plus de quelques millimètres sont rares - ils mesurent généralement moins d'un millimètre. C'est l'un des minéraux les plus communs mais les plus négligés de la Terre.

Le zircon est très résistant à l'altération chimique et à l'abrasion. Lorsque les unités rocheuses contenant du zircon sont altérées et que leurs sédiments sont érodés, un nombre énorme de minuscules cristaux de zircon sont dispersés. Ceux-ci peuvent persister dans les sols, les sédiments et les roches sédimentaires pendant des millions, voire des milliards d'années. Ils peuvent survivre à plusieurs cycles de soulèvement, d'altération, d'érosion et de dépôt.

Certains des plus gros cristaux de zircon se forment dans les pegmatites, les roches ignées carbonatées appelées carbonatites et dans les calcaires altérés par le métamorphisme hydrothermal. Ces gros zircons sont parfois d'une grande clarté et peuvent être utilisés comme pierres précieuses.

Zircon à facettes: Zircons naturels et traités thermiquement dans une gamme de couleurs qui incluent le blanc, le champagne, le bleu, le vert, le jaune, la pêche, la rose, le cognac, le miel et le moka. Ces pierres mesurent environ 5 millimètres et pèsent environ 7,47 carats au total. Les couleurs blanc, bleu, vert, jaune, pêche et rose ont été produites par traitement thermique.

Propriétés physiques du zircon

Classification chimiqueSilicate
CouleurHabituellement jaune, marron ou rouge. Également incolore, gris, bleu et vert.
TraînéeIncolore. Habituellement plus dur que la plaque à stries.
LustreVitreux à adamantin, parfois huileux.
DiaphanéitéTranslucide à transparent
ClivageImparfait
Dureté Mohs7.5
Gravité spécifique4,6 à 4,7
Propriétés de diagnosticDureté, éclat, gravité spécifique
Composition chimiqueZrSiO4
Crystal SystemTetragonal
Les usagesMinerai de zirconium métallique, minerai de dioxyde de zirconium, agents blanchissants, pigment blanc, pierres précieuses, datation radiométrique.

Le zircon comme pierre précieuse

Le zircon est utilisé comme pierre précieuse depuis plus de 2000 ans. Sa très grande dispersion et son indice de réfraction lui confèrent une brillance et un feu qui rivalisent avec ceux du diamant. Pour cette raison, le zircon incolore à facettes a été utilisé à la fois comme substitut populaire et frauduleux du diamant.

Les gemmologues et de nombreux bijoutiers avertis sont capables de distinguer le zircon du diamant grâce à un examen rapide. Pour ce faire, ils regardent dans la pierre, à travers la facette de la table, et se concentrent sur les jonctions de facette du pavillon, avec une loupe 10x. Les jonctions à facettes du pavillon devraient apparaître comme des images doubles provoquées par la double réfraction du zircon. Le diamant est individuellement réfringent et ne montrera pas le double des caractéristiques de la pierre. Ce même test peut être utilisé pour distinguer le zircon de la zircone cubique.

Le zircon est un joyau populaire car il est disponible dans une variété de couleurs agréables. La plupart des zircons naturels sont jaunes, rouges ou bruns. Le chauffage et l'irradiation peuvent être utilisés pour produire des couleurs incolores, bleues, vertes et de nombreuses autres couleurs de zircon. Le bleu est la couleur de zircon la plus populaire. Environ 80% des zircons vendus aujourd'hui sont bleus.

Bien qu'il ne soit pas aussi durable que le diamant, le zircon a une bonne durabilité physique comme un bijou. Il a une dureté de 7,5 et un clivage imparfait. Cette combinaison le rend approprié pour la plupart des utilisations de pierres précieuses, notamment les bagues, boucles d'oreilles, pendentifs, broches et autres bijoux. Certains zircons, en particulier les pierres précieuses traitées thermiquement, peuvent être cassants. Les bords des facettes de ces pierres précieuses sont sensibles aux entailles et à l'écaillage.

Dommages au zircon dans les salons de bronzage et de manucure

La majeure partie du zircon bleu vendu dans les bijoux aujourd'hui est produite par traitement thermique du zircon brun dans une atmosphère réductrice à 900 à 1000 degrés Celsius. Certaines personnes ont endommagé ces zircons bleus en les exposant au rayonnement ultraviolet dans des lits de bronzage ou sous des lampes ultraviolettes utilisées pour durcir les adhésifs acryliques pour les ongles. La couleur bleue peut se dégrader en brun avec seulement quelques minutes d'exposition. La couleur de certaines de ces pierres précieuses a été restaurée par l'exposition à une lumière incandescente de faible puissance. Pour éviter de ruiner un joli bijou, retirez les bijoux des salons de bronzage et des ongles. 1

Production de concentré de zircon: Les concentrés minéraux de zircon sont produits par l'extraction de sables minéraux lourds à partir de gisements terrestres et marins. L'Australie, l'Afrique du Sud, la Chine, l'Indonésie, le Mozambique, l'Inde, l'Ukraine, le Sri Lanka, Madagascar, le Brésil, le Kenya et plusieurs autres pays produisaient des concentrés de zircon en 2014. 2

Extraction minière lourde: Photo de la mine de sables minéraux lourds Concord dans le centre-sud de la Virginie. Les dépôts de sable et de limon du Pliocène faiblement consolidés contiennent environ 4% en poids de minéraux lourds. Une usine de séparation est utilisée pour récupérer l'ilménite, le leucoxène, le rutile et le zircon. 3

Extraction de zircon

Le zircon est extrait des graviers de cours d'eau depuis plus de 2000 ans. Cette première extraction de zircon était principalement destinée à obtenir de jolis cristaux à utiliser comme pierres précieuses. Aujourd'hui, la majeure partie du zircon est produite par extraction ou dragage de sédiments riches en zircon. Ces sédiments peuvent se trouver dans des dépôts de plage, littoraux ou alluviaux.

Le zircon a une densité de 4,6 à 4,7, ce qui est beaucoup plus élevé que le grain de sédiment détritique typique qui se situe entre 2,6 et 2,8. Cette différence de gravité spécifique permet de récupérer les grains de zircon des sédiments par séparation mécanique. Des méthodes de séparation par gravité spécifiques permettent de récupérer de manière rentable le zircon et d'autres minéraux lourds à une teneur en minerai de quelques pour cent seulement. Le zircon est souvent un coproduit dans les opérations d'extraction / de traitement où l'ilménite et le rutile sont extraits pour le titane. Aux États-Unis, le zircon est extrait en Virginie, en Géorgie, en Caroline du Nord et en Floride.

Le zircon de qualité industrielle est extrait de gisements terrestres et marins d'origine alluviale dans de nombreuses régions du monde. L'Australie, l'Afrique du Sud, la Chine, l'Indonésie, le Mozambique, l'Inde, l'Ukraine, le Sri Lanka, Madagascar, le Brésil, le Kenya et plusieurs autres pays ont été d'importants producteurs en 2014. Ces gisements alluviaux contiennent principalement des grains de zircon sous-millimétriques dérivés de l'altération du granitique roches.

Le zircon de qualité gemme est produit à partir de gisements alluviaux au Sri Lanka, au Cambodge, au Myanmar et au Vietnam depuis des centaines d'années. Des gisements de gemme plus récents se trouvent en Australie, au Nigéria et à Madagascar. Les dépôts exploités pour le zircon de qualité gemme doivent contenir des cristaux d'une taille d'au moins plusieurs millimètres avec une bonne clarté. Ils sont généralement dérivés de l'altération des roches carbonatées et d'autres types de roches associés à l'activité hydrothermale. Certains des meilleurs cristaux de zircon de qualité gemme sont extraits directement des cavités de la pegmatite.

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Zircon, zirconium, zircone et zircone cubique

Il existe une grande confusion publique entre quatre matériaux: le zircon, le zirconium, la zircone et la zircone cubique. Des définitions résumées de ces termes sont fournies ci-dessous.

Zircon est un minéral naturel avec une composition chimique de ZrSiO4.

Zirconium est un métal blanc argenté et un élément chimique. Il a un numéro atomique de 40 et un symbole atomique de Zr.

Zircone est l'oxyde cristallin blanc de zirconium avec une composition chimique de ZrO2. Une forme naturelle, mais rare, de ZrO2 est la baddeleyite minérale.

Zircone cubique est une pierre précieuse synthétique avec un aspect très similaire au diamant. Il se vend pour une infime fraction du coût du diamant et a toujours été le simulant de diamant le plus couramment utilisé.

Tous ces matériaux sont liés. Le zirconium, la zircone et la zircone cubique sont tous produits à partir de zircon de qualité industrielle.

Utilisations industrielles du zircon

Références Zircon
1 Modification de couleur réversible du zircon bleu par rayonnement ultraviolet à ondes longues, par Nathan D.Renfro, Gems & Gemology, Volume 52, Numéro 3, automne 2016.
2 Zircon et Hafnium, par George M. Bedinger, 2014 Minerals Yearbook, United States Geological Survey, août 2016.
3 Modèle de dépôt pour les sables minéraux lourds dans les environnements côtiers, par Bradley S.Van Gosen, David L.Fey, Anjana K. Shah, Philip L. Verplanck et Todd M. Hoefen, Modèles de dépôt minéral pour l'évaluation des ressources, Rapport des enquêtes scientifiques 2010-5070-L, United States Geological Survey, 2014.
4 Mineville, Eastern Adirondacks - Geophysical and Geologic Studies, par Anjana Shah, article sur le site Web du Mineral Resources Program du United States Geological Survey, consulté en novembre 2016.

Le sable de zircon a un faible coefficient de dilatation et est très stable à des températures élevées. Il est utilisé comme matériau réfractaire dans de nombreuses applications de fonderie et de moulage. L'une de ses utilisations les plus courantes est la production de céramiques.

Le dioxyde de zirconium (zircone) est produit en chauffant le sable de zircon à une température suffisamment élevée pour décomposer la molécule de zircon. Sous forme de poudre, le dioxyde de zirconium est d'un blanc brillant, hautement réfléchissant et stable thermiquement. Il est utilisé comme opacifiant, agent de blanchiment et pigment dans les émaux et les taches utilisés sur la céramique et la poterie. La zircone stabilisée à l'yttria est utilisée pour fabriquer de la zircone cubique, des composants en fibres optiques, des revêtements réfractaires, de la céramique, des prothèses dentaires et d'autres produits dentaires.

Le zircon sert de minerai primaire de zirconium métallique. Le zirconium est utilisé dans une variété de produits métalliques qui nécessitent une résistance à la chaleur et à la corrosion. Il est utilisé pour fabriquer des alliages hautes performances, des aciers spéciaux, des filaments de lampes, des amorces explosives, du matériel informatique et de nombreux composants électroniques.

Zircons vieux d'un milliard d'années: Ces grains de zircon ont été cueillis à la main à partir d'une roche de quartz-albite recueillie dans le comté d'Essex, New York. Cette image de lumière transmise par microscope pétrographique révèle des fissures, des inclusions et des «zones» d'âge à travers les grains. Les noyaux et les bords du grain de zircon reflètent les événements magmatiques et tectoniques qui se sont produits dans la région il y a environ 1-1,15 milliards d'années. 4

Zircon et désintégration radioactive

De nombreux cristaux de zircon contiennent des traces d'uranium et de thorium. Ces éléments radioactifs ont été incorporés dans le zircon au moment de la cristallisation. Ils se convertissent en leurs produits de désintégration à un rythme constant. Le rapport des matériaux parents aux produits filles peut être utilisé pour estimer le temps de cristallisation. En utilisant cette méthode, les plus anciens grains minéraux du monde sont des cristaux de zircon trouvés en Australie. Ils sont estimés à environ 4,4 milliards d'années.

Lorsque les éléments radioactifs des cristaux de zircon ou des matériaux voisins se désintègrent, un rayonnement est émis. Le cristal de zircon peut être endommagé par ce rayonnement. Certains zircons ont été tellement endommagés par l'exposition à ce rayonnement qu'ils ne conservent plus la clarté et les propriétés optiques d'une gemme attrayante. C'est pourquoi certains zircons ne conviennent pas à une utilisation comme gemme.

Voir la vidéo: Grand reportage sur l'exploitation du Zircon à Niafrang (Juin 2020).