Zircon

Zircon (bao gồm hyacinth hoặc zircon vàng) là một loại khoáng vật thuộc nhóm silicat đảo. Tên hóa học của nó là zirconi silicat, với công thức hóa học ZrSiO₄. Công thức thực nghiệm chỉ ra rằng một số zircon có thể thay thế bằng (Zr_1-y, Nguyên tố hiếm_y)(SiO₄)_1-x(OH)_4x-y. Zircon kết hợp với silicat nóng chảy, các nguyên tố không tinh khiết khác và các nguyên tố có sức bền cao để hình thành cấu trúc của nó. Ví dụ, hafni thường xuất hiện ở tỷ lệ từ 1 đến 4%. Cấu trúc tinh thể của zircon thuộc hệ tinh thể bốn phương. Zircon có nhiều màu sắc tự nhiên khác nhau như không màu, vàng kim, đỏ, nâu, xanh và xanh lá. Các mẫu zircon không màu thường được sử dụng thay thế cho kim cương và còn được gọi là 'kim cương Matura'.

Tên gọi 'zircon' có thể bắt nguồn từ từ tiếng Siri cổ ܙܐܪܓܥܢܥ zargono, từ tiếng Ả Rập zarqun (زرقون), nghĩa là màu đỏ, hoặc từ tiếng Ba Tư zargun (زرگون), có nghĩa là màu vàng. Những từ này sau đó được biến thể thành 'jargoon', thuật ngữ này dùng để chỉ màu sắc sáng của zircon. Từ 'Zircon' trong tiếng Anh xuất phát từ tiếng Đức 'Zirkon', dựa trên những từ trên. Zircon màu vàng còn được gọi là 'hyacinth', từ tên loài hoa hyacinthus trong tiếng Hy Lạp cổ đại; vào thời Trung Cổ, tất cả các đá màu vàng từ Đông Ấn đều được gọi là hyacinth, nhưng hiện tại thuật ngữ này chỉ dành riêng cho zircon màu vàng.

Tính chất

Zircon là một khoáng vật đặc biệt vì nó hiện diện gần như ở mọi nơi trên vỏ Trái Đất. Nó có mặt trong đá mácma (dưới dạng khoáng vật nguyên sinh), đá biến chất và đá trầm tích (dưới dạng các hạt vụn). Những tinh thể zircon lớn thường rất hiếm; chẳng hạn, trong đá granit, kích thước của chúng chỉ khoảng 0,1 – 0,3 mm, nhưng trong pegmatite, chúng có thể đạt kích cỡ vài centimet.

Một số zircon chứa uranium và thori, làm cho chúng trải qua quá trình phóng xạ nội bộ dẫn đến sự phá vỡ cấu trúc mạng tinh thể. Điều này lý giải sự phong phú về tính chất của zircon. Khi zircon trải qua quá trình phóng xạ nhiều hơn, tỷ trọng của nó giảm, cấu trúc tinh thể bị biến dạng và màu sắc thay đổi.

Zircon là một khoáng vật phụ quan trọng trên toàn cầu. Những địa điểm nổi bật bao gồm: Úc; Nga (dãy Uran); Trentino, Monte Somma và Vesuvius ở Ý; Arendal ở Na Uy; Sri Lanka; Ấn Độ; Indonesia (Java, Kalimantan, Sulawesi); Thái Lan; Ratanakiri ở Campuchia; mỏ Kimberley ở Nam Phi; Madagascar; Renfrew County, Ontario và Grenville, Quebec ở Canada; Litchfield, Maine; Chesterfield, Massachusetts; Essex, Orange và hạt St. Lawrence ở New York; hạt Henderson ở North Carolina; quận Pikes Peak của Colorado; và hạt Llano, Texas ở Mỹ. Úc là nước dẫn đầu thế giới về khai thác zircon, chiếm 37% sản lượng toàn cầu và 40% tài nguyên dùng trong kinh tế thế giới. Thorit (ThSiO₄) có cấu trúc tương tự.

Zircon có nhiều màu sắc khác nhau, bao gồm đỏ, hồng, nâu, vàng, nâu nhạt, đen và không màu. Màu sắc của zircon có thể bị thay đổi khi xử lý nhiệt. Tùy vào mức độ nhiệt, zircon có thể trở nên không màu, xanh hoặc vàng kim. Trong điều kiện địa chất, sự hình thành màu hồng, đỏ và tía của zircon xảy ra sau hàng trăm triệu năm, khi tinh thể có đủ lượng kim loại chuyển tiếp để tạo ra những màu sắc này. Màu đỏ đến hồng thường được hình thành trong các quá trình địa chất với nhiệt độ trên 350 °C.

Sử dụng

• Về mặt thương mại, zircon được khai thác để chiết xuất kim loại zirconi, và thường được sử dụng làm chất mài mòn và cách điện.
• Zircon là nguồn chính để sản xuất oxit zirconi (ZrO₂), một trong những vật liệu chịu lửa tốt nhất hiện có.
• Các mẫu zircon lớn được sử dụng làm đá quý nhờ vào khả năng phản xạ ánh sáng cao (chiết suất của zircon khoảng 1,95, trong khi của kim cương là 2,4).
• Zircon đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu địa chất, đặc biệt trong lĩnh vực địa thời học.
• Zircon là một phần của chỉ số ZTR, được dùng để phân loại trầm tích đã trải qua phong hóa cao.

Sự phân bố

Zircon là một khoáng vật phụ phổ biến trong nhiều loại đá granit và đá mácma felsic. Với đặc tính cứng và bền, zircon tồn tại lâu dài trong các mỏ trầm tích và là thành phần chủ yếu trong hầu hết các loại cát. Zircon rất hiếm trong đá mafic và cực kỳ hiếm trong đá siêu mafic. Ngoài ra, zircon cũng có thể xuất hiện trong các đá xâm nhập như kimberlit, carbonatit, và lamprophy, tuy nhiên, nó chỉ có mặt dưới dạng khoáng vật vết do nguồn gốc magma đặc biệt của những loại đá này.

Zircon thường tập trung thành các mỏ quặng có giá trị kinh tế trong các cánh đồng cát khoáng nặng, trong pegmatit, và trong một số loại đá núi lửa kiềm hiếm như Toongi Trachyte ở Dubbo, New South Wales, Úc. Khoáng vật zirconium – hafnium thường liên kết với các khoáng vật như seudialyt và armstrongit.

Xác định tuổi đồng vị

Zircon đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tuổi đồng vị. Vì zircon chứa urani và thori (từ 10 ppm đến 1% khối lượng), nó có thể được sử dụng để định tuổi bằng công nghệ phân tích tiên tiến. Zircon có khả năng tồn tại qua nhiều quá trình địa chất như rửa trôi, vận chuyển, và biến chất cấp cao, nhờ vậy nó có thể ghi lại các sự kiện địa chất. Hiện nay, phương pháp định tuổi zircon chủ yếu dựa vào urani – chì (U-Pb), sự phân rã và công nghệ U+Th/He.

Zircon từ vùng Jack Hills, thuộc Narryer Gneiss Terrane, Yilgarn Craton, Tây Úc, đã được định tuổi bằng phương pháp U-Pb lên đến 4,404 tỷ năm, đánh dấu thời điểm kết tinh của khoáng vật và khiến chúng trở thành khoáng vật cổ nhất được định tuổi trên Trái Đất. Hơn nữa, thành phần đồng vị oxy của một số khoáng vật zircon này cho thấy có thể đã tồn tại nước trên bề mặt Trái Đất cách đây 4,4 tỷ năm. Điều này được hỗ trợ bởi dữ liệu về nguyên tố vết, tuy nhiên vẫn còn là chủ đề tranh luận.

Thư viện hình ảnh

Khoáng vật tương đồng

Hafnon (HfSiO₄), Xenotime (YPO₄), Béhierite, Schiavinatoite ((Ta, Nb)BO₄), Thorite (ThSiO₄), và Coffinite (USiO₄) đều có cấu trúc tinh thể tương tự (X Y O₄) như zircon.

Các liên kết ngoài

• Địa hóa học của zircon cổ Lưu trữ ngày 12-04-2007 tại Wayback Machine
• Thư viện khoáng vật Lưu trữ ngày 11-07-2007 tại Wayback Machine
• Tại sao tỷ lệ Ukhông cố định trong zircon Lưu trữ ngày 21-09-2016 tại Wayback Machine

Tài liệu tham khảo thêm