Mineralien

Zirkon



Seit über 2000 Jahren als Edelstein verwendet. Heute ist es das Haupterz des Zirkoniums.


Zirkon kristall: Eine kleine Ansammlung von schön geformten Zirkonkristallen, die eindeutig zeigen, dass Zirkon ein Mitglied des tetragonalen Kristallsystems ist. Die vierseitigen Kristalle sind prismatisch mit quadratischem Querschnitt und enden mit einer Pyramide. Der größte Kristall im Cluster ist etwa 1,7 Zentimeter lang. Probe von Mt. Malosa, Malawi.

Was ist Zirkon?

Zirkon ist ein Zirkoniumsilikatmineral mit einer chemischen Zusammensetzung von ZrSiO4. Es ist auf der ganzen Welt als Nebenbestandteil von magmatischen, metamorphen und sedimentären Gesteinen verbreitet.

Zirkon ist ein beliebter Edelstein, der seit fast 2000 Jahren verwendet wird. Es kommt in einer Vielzahl von Farben vor und hat eine Helligkeit und ein Feuer, die denen von Diamanten Konkurrenz machen. Farbloser Zirkon wird manchmal als kostengünstigere Alternative für Diamant verwendet. Zirkon sollte nicht mit Zirkonia verwechselt werden, einem künstlichen Material.

Zirkon kommt in den meisten Böden und klastischen Sedimenten vor. Zirkonreiche Sedimente werden abgebaut und der gewonnene Zirkon wird zur Herstellung von Zirkoniummetall und Zirkoniumdioxid verwendet. Diese werden in einer Vielzahl von hergestellten Produkten und industriellen Prozessen eingesetzt.

Zirkon Edelstein Rau: Abgerundete Zirkonkristalle aus einer alluvialen Lagerstätte in Australien. Brauner Zirkon ist zwar nicht sehr marktfähig, kann jedoch durch Erhitzen in einer reduzierenden Atmosphäre auf 900 bis 1000 Grad Celsius weitgehend in ein sattes Blau umgewandelt werden. Diese Steine ​​sind zwischen 5 und 10 Millimeter groß.

Geologisches Vorkommen von Zirkon

Zirkon ist ein Hauptzusatzmineral in den meisten Granitgesteinen. Es kommt auch in Gneis und anderen Gesteinen vor, die aus der Metamorphose von zirkonhaltigen magmatischen Gesteinen stammen. Zirkon ist so verbreitet und weit verbreitet auf den Gesteinen der Erdoberfläche, dass es als ein allgegenwärtiges Mineral angesehen werden könnte. Zirkon wird jedoch in Gesteinen und Sedimenten aufgrund seiner sehr geringen Partikelgröße normalerweise nicht wahrgenommen. Zirkonkörner mit einer Größe von über einigen Millimetern sind selten - sie sind in der Regel unter einem Millimeter groß. Es ist eines der häufigsten, aber am meisten übersehenen Mineralien der Erde.

Zirkon ist sehr beständig gegen chemische Veränderungen und Abrieb. Wenn Gesteinseinheiten, die Zirkon enthalten, verwittert werden und ihre Sedimente erodiert werden, wird eine enorme Anzahl winziger Zirkonkristalle verteilt. Diese können Millionen - sogar Milliarden - von Jahren in Böden, Sedimenten und Sedimentgesteinen verbleiben. Sie können mehrere Zyklen von Auftrieb, Verwitterung, Erosion und Ablagerung überstehen.

Einige der größten Zirkonkristalle entstehen in Pegmatiten, kohlensäurehaltigen Gesteinen, die als Karbonatite bekannt sind, und in durch hydrothermale Metamorphose veränderten Kalksteinen. Diese großen Zirkone sind manchmal von hoher Klarheit und eignen sich als Edelsteine.

Facettierter Zirkon: Natürliche und wärmebehandelte Zirkone in verschiedenen Farben, darunter Weiß, Champagner, Blau, Grün, Gelb, Pfirsich, Rose, Cognac, Honig und Mokka. Diese Steine ​​sind ungefähr 5 Millimeter groß und wiegen insgesamt ungefähr 7,47 Karat. Die Farben Weiß, Blau, Grün, Gelb, Pfirsich und Rose wurden durch Wärmebehandlung hergestellt.

Physikalische Eigenschaften von Zirkon

Chemische EinstufungSilikat
FarbeNormalerweise gelb, braun oder rot. Auch farblos, grau, blau und grün.
StreifenFarblos. Normalerweise härter als die Streifenplatte.
LüsterGlaskörper bis Adamantin, manchmal ölig.
DurchsichtigkeitDurchscheinend bis transparent
SpaltungUnvollkommen
Mohs-Härte7.5
Spezifisches Gewicht4,6 bis 4,7
DiagnoseeigenschaftenHärte, Glanz, spezifisches Gewicht
Chemische ZusammensetzungZrSiO4
KristallsystemTetragonal
VerwendetErz aus Zirkoniummetall, Erz aus Zirkoniumdioxid, Weißmacher, Weißpigment, Edelsteine, radiometrische Datierung.

Zirkon als Edelstein

Zirkon wird seit über 2000 Jahren als Edelstein verwendet. Die sehr hohe Dispersion und der Brechungsindex verleihen ihm eine Brillanz und ein Feuer, die denen von Diamanten in nichts nachstehen. Aus diesem Grund wurde farbloser facettierter Zirkon als beliebter und betrügerischer Ersatz für Diamant verwendet.

Gemmologen und viele sachkundige Juweliere sind in der Lage, Zirkon mit einer schnellen Untersuchung von Diamant zu unterscheiden. Dazu schauen sie durch die Tischfacette in den Stein und konzentrieren sich mit einer 10-fachen Lupe auf die Pavillon-Facettenkontakte. Die Pavillon-Facettenübergänge sollten als Doppelbilder erscheinen, die durch die Doppelbrechung des Zirkons verursacht werden. Diamant ist einfach brechend und zeigt keine Verdopplung der Merkmale innerhalb des Steins. Derselbe Test kann verwendet werden, um Zirkon von Zirkonoxid zu unterscheiden.

Zirkon ist ein beliebtes Schmuckstück, da es in einer Vielzahl von angenehmen Farben erhältlich ist. Die meisten natürlichen Zirkone sind gelb, rot oder braun. Durch Erhitzen und Bestrahlen können farblose, blaue, grüne und viele andere Zirkonfarben erzeugt werden. Blau ist die beliebteste Zirkonfarbe. Ungefähr 80% der heute verkauften Zirkone sind blau.

Obwohl es nicht so haltbar ist wie Diamant, hat Zirkon eine gute physikalische Haltbarkeit als Edelstein. Es hat eine Härte von 7,5 und eine unvollständige Spaltung. Diese Kombination macht es für die meisten Edelsteinverwendungen geeignet, zu denen Ringe, Ohrringe, Anhänger, Broschen und anderer Schmuck gehören. Einige Zirkone, insbesondere wärmebehandelte Edelsteine, können spröde sein. Die Facettenränder dieser Edelsteine ​​sind anfällig für Kerben und Abplatzungen.

Zirkonschäden in Sonnen- und Nagelstudios

Der meiste blaue Zirkon, der heutzutage in Schmuck verkauft wird, wird durch Wärmebehandlung von braunem Zirkon in einer reduzierenden Atmosphäre auf 900 bis 1000 Grad Celsius hergestellt. Einige Menschen haben diese blauen Zirkone beschädigt, indem sie in Solarien oder unter UV-Lampen, die zum Aushärten von Acryl-Fingernagelklebstoffen verwendet werden, ultravioletter Strahlung ausgesetzt wurden. Die blaue Farbe kann sich nach nur wenigen Minuten Belichtung zu Braun abbauen. Die Farbe einiger dieser Edelsteine ​​wurde wiederhergestellt, indem sie Glühlampen mit geringer Wattzahl ausgesetzt wurden. Um einen schönen Edelstein nicht zu ruinieren, entfernen Sie den Schmuck in Sonnen- und Nagelstudios. 1

Zirkonkonzentrat-Produktion: Zirkonmineralkonzentrate werden durch Gewinnung von schwerem Mineralsand aus Lagerstätten auf Land- und Meeresbasis hergestellt. Australien, Südafrika, China, Indonesien, Mosambik, Indien, Ukraine, Sri Lanka, Madagaskar, Brasilien, Kenia und mehrere andere Länder stellten 2014 Zirkonkonzentrate her. 2

Schwermineralabbau: Foto der Concord-Schwermineralsandmine in Süd-Zentral-Virginia. Schwach konsolidierte Sand- und Schlickablagerungen aus dem Pliozän enthalten hier ca. 4 Gew .-% Schwermineralien. In einer Trennanlage werden Ilmenit, Leukoxen, Rutil und Zirkon gewonnen. 3

Zirkonbergbau

Zirkon wird seit über 2000 Jahren aus Flusskies gewonnen. Diese frühe Gewinnung von Zirkon diente hauptsächlich dazu, schöne Kristalle zur Verwendung als Edelsteine ​​zu erhalten. Heutzutage wird der größte Teil des Zirkons durch Abbau oder Ausbaggern von zirkonreichen Sedimenten hergestellt. Diese Sedimente können sich in Strand-, Küsten- oder Schwemmlandlagerstätten befinden.

Zirkon hat ein spezifisches Gewicht von 4,6 bis 4,7, was viel höher ist als das typische Ablagerungsschadkorn, das zwischen 2,6 und 2,8 liegt. Durch diesen spezifischen Gewichtsunterschied können Zirkonkörner durch mechanische Trennung aus den Sedimenten gewonnen werden. Spezifische Schwerkrafttrennverfahren ermöglichen es, Zirkon und andere schwere Mineralien mit einem Erzgehalt von nur wenigen Prozent gewinnbringend zu gewinnen. Zirkon ist häufig ein Nebenprodukt in Bergbau- / Verarbeitungsbetrieben, in denen Ilmenit und Rutil für Titan abgebaut werden. In den USA wird Zirkon in Virginia, Georgia, North Carolina und Florida abgebaut.

Zirkon in Industriequalität wird in vielen Teilen der Welt aus Lagerstätten alluvialen Ursprungs auf Land- und Meeresbasis gewonnen. Australien, Südafrika, China, Indonesien, Mosambik, Indien, Ukraine, Sri Lanka, Madagaskar, Brasilien, Kenia und mehrere andere Länder waren 2014 wichtige Produzenten. Diese Schwemmlandvorkommen enthalten hauptsächlich Zirkonkörner im Submillimeterbereich, die durch Verwitterung von Granit entstanden sind Felsen.

Edelsteinzirkon wird seit Jahrhunderten aus Schwemmlandvorkommen in Sri Lanka, Kambodscha, Myanmar und Vietnam hergestellt. Neuere Edelsteinvorkommen befinden sich in Australien, Nigeria und Madagaskar. Für Edelstein-Zirkon abgebaute Ablagerungen müssen Kristalle mit einer Größe von mindestens einigen Millimetern und einer guten Klarheit enthalten. Sie stammen typischerweise aus der Verwitterung von Karbonatgesteinen und anderen Gesteinsarten, die mit hydrothermaler Aktivität verbunden sind. Einige der besten Edelstein-Zirkonkristalle werden direkt aus Pegmatit-Hohlräumen gewonnen.

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Zirkon, Zirkonium, Zirkonia und Zirkonia

Zwischen vier Materialien gibt es in der Öffentlichkeit große Verwirrung: Zirkon, Zirkonium, Zirkoniumoxid und Zirkoniumoxid. Zusammenfassende Definitionen dieser Begriffe finden Sie weiter unten.

Zirkon ist ein natürlich vorkommendes Mineral mit einer chemischen Zusammensetzung von ZrSiO4.

Zirkonium ist ein silberweißes Metall und ein chemisches Element. Es hat eine Ordnungszahl von 40 und ein Ordnungszeichen von Zr.

Zirkonia ist das weiße kristalline Oxid von Zirkonium mit einer chemischen Zusammensetzung von ZrO2. Eine natürlich vorkommende, aber seltene Form von ZrO2 ist das Mineral Baddeleyit.

Zirkonia ist ein synthetischer Edelstein, dessen Aussehen dem von Diamanten sehr ähnlich ist. Es verkauft sich für einen winzigen Bruchteil der Diamantkosten und war in der Vergangenheit das am häufigsten verwendete Diamantsimulans.

Alle diese Materialien sind miteinander verwandt. Zirkonium, Zirkoniumdioxid und kubisches Zirkoniumdioxid werden alle aus industriellem Zirkonium hergestellt.

Industrielle Verwendungen von Zirkon

Zirkon Referenzen
1 Reversible Farbmodifikation von blauem Zirkon durch langwellige ultraviolette Strahlung, von Nathan D. Renfro, Gems & Gemology, Band 52, Nummer 3, Herbst 2016.
2 Zirkon und Hafnium, von George M. Bedinger, 2014 Minerals Yearbook, United States Geological Survey, August 2016.
3 Lagerstättenmodell für schwermineralische Sande in Küstengebieten, von Bradley S. Van Gosen, David L. Fey, Anjana K. Shah, Philip L. Verplanck und Todd M. Hoefen, Modelle für mineralische Lagerstätten zur Ressourcenbewertung, Scientific Investigations Report 2010-5070-L, United States Geological Survey, 2014.
4 Mineville, Eastern Adirondacks - Geophysical and Geologic Studies, von Anjana Shah, Artikel auf der Website des Mineral Resources Program des United States Geological Survey, abgerufen im November 2016.

Zirkonsand hat einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten und ist bei hohen Temperaturen sehr stabil. Es wird als Feuerfestmaterial in vielen Gießerei- und Gießereianwendungen verwendet. Eine der häufigsten Anwendungen ist die Herstellung von Keramik.

Zirkoniumdioxid (Zirkoniumdioxid) wird durch Erhitzen von Zirkonsand auf eine Temperatur erzeugt, die hoch genug ist, um das Zirkonmolekül zu zersetzen. Zirkoniumdioxid ist in Pulverform hellweiß, hochreflektierend und thermisch stabil. Es wird als Trübungsmittel, Weißmacher und Pigment in Glasuren und Flecken auf Keramik und Keramik verwendet. Mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkoniumoxid wird zur Herstellung von kubischem Zirkoniumoxid, faseroptischen Komponenten, feuerfesten Beschichtungen, Keramik, Zahnersatz und anderen Dentalprodukten verwendet.

Zirkon dient als Primärerz des Zirkoniummetalls. Zirkonium wird in einer Vielzahl von Metallprodukten verwendet, die eine Beständigkeit gegen Hitze und Korrosion erfordern. Es wird zur Herstellung von Hochleistungslegierungen, Spezialstahl, Lampenfäden, Sprengstoffprimern, Computerausrüstung und vielen elektronischen Bauteilen verwendet.

Milliarden Jahre alte Zirkone: Diese Zirkonkörner wurden von Hand aus einem in Essex County, New York, gesammelten Quarz-Albit-Gestein gepflückt. Dieses Durchlichtbild des petrografischen Mikroskops zeigt Risse, Einschlüsse und Alterungszonen in den Körnern. Die Kerne und Ränder des Zirkonkorns spiegeln magmatische und tektonische Ereignisse wider, die vor etwa 1-1,15 Milliarden Jahren in der Region auftraten. 4

Zirkon und radioaktiver Zerfall

Viele Zirkonkristalle enthalten Spuren von Uran und Thorium. Diese radioaktiven Elemente wurden zum Zeitpunkt der Kristallisation in das Zirkon eingebaut. Sie wandeln sich stetig in ihre Zerfallsprodukte um. Das Verhältnis von Ausgangsmaterialien zu Tochterprodukten kann verwendet werden, um die Zeit der Kristallisation abzuschätzen. Bei dieser Methode sind die ältesten Mineralkörner der Welt in Australien vorkommende Zirkonkristalle. Sie sind schätzungsweise 4,4 Milliarden Jahre alt.

Wenn radioaktive Elemente in Zirkonkristallen oder in der Nähe befindlichen Materialien zerfallen, wird Strahlung emittiert. Der Zirkonkristall kann durch diese Strahlung beschädigt werden. Ein Teil des Zirkons wurde durch diese Strahlung so geschädigt, dass die Klarheit und die optischen Eigenschaften eines attraktiven Edelsteinmaterials nicht mehr erhalten bleiben. Aus diesem Grund eignet sich etwas Zirkon nicht als Schmuckstück.

Schau das Video: Video Vorteile Zahnersatz aus Zirkon - Interview mit G. Kropp (Juli 2020).