کانی هفته- زیرکن
بیش از 2000 سال به عنوان سنگ قیمتی مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه کانسنگ اصلی زیرکنیم می باشد.
زیرکن چیست؟
زیرکن، کانی سیلیکات زیرکنیم با ترکیب شیمیایی ZrSiO4 می باشد. در سرتاسر دنیا به عنوان یک جزء فرعی سنگهای آذرین، دگرگونی و رسوبی رایج است. زیرکن یک سنگ قیمتی متداول است که قریب به 2000 سال است که به عنوان سنگ قیمتی مورد استفاده قرار می گیرد. اکنون به عنوان سنگ تولد مدرن ماه دسامبر شناخته می شود.
به نظر می رسد از نام فارسی زر به معنی طلا، و گون، برای رنگ، از زرقون عربی اقتباس شده است.
زیرکن در انواع رنگها وجود داشته و درخشندگی و آتشگونگی (رنگهای رنگین کمانی) است که آن را هماورد الماس می سازد. زیرکن بی رنگ گاهی اوقات به عنوان جایگزین ارزان قیمت الماس کاربرد دارد.
زیرکن در غالب خاکها و رسوبات تخریبی موجود است. رسوبات غنی از زیرکن معدنکاری می شوند و زیرکن برای ساخت فلز زیرکنیم و دی اکسید زیرکنیم مورد استفاده قرار می گیرد. اینها در محدوده وسیعی از محصولات ساخته شده و فرایندهای صنعتی کاربرد دارند.
بلور زیرکن: یک خوشه کوچک از بلورهای زیرکن به خوبی تشکیل شده که به روشنی نشان می دهد که زیرکن عضو سیستم کریستالی چهار ضلعی است. بلورهای چهار طرفه با سطح مقطع مربعی منشوری هستند و با هرم خاتمه می یابند. بزرگترین بلور موجود در این خوشه به طول حدود 7/1 سانتی متر است. نمونه از Mt. Malosa، مالاوی.
حضور زمین شناسی زیرکن
زیرکن یک کانی اولیه فرعی در عمده سنگهای گرانیتی می باشد. و نیز در گنیس و دیگر سنگهای دگرگونی با منشا سنگهای آذرین غنی از زیرکن وجود دارند. زیرکن در سنگهای سطح زمین بسیار رایج و دارای توزیع گسترده ای می باشد که به عنوان یک کانی موجود در همه جا در نظر گرفته می شود. یا اینحا به دلیل اندازه بسیار کوچک آن در سنگها و رسوبات، اسمی از آن برده نمی شود. دانه های زیرکن بیش از 1 میلی متر نادر می باشند، اندازه آنها معمولا کمتر از نیم میلیمتر می باشد. یکی از رایجترین و در عین حال مغفول مانده ترین کانی هاست.
زیرکن در مقابل دگرسانی شیمیایی و سایش بسیار مقاوم می باشد. هنگامیکه واحدهای سنگی حاوی زیرکن هوازده و فرسوده می شوند، مقادیر عظیمی از بلورهای زیرکن پراکنده می گردند. اینها می توانند میلیونها یا حتی میلیاردها سال در خاکها، رسوبات و سنگهای رسوبی دوام داشته باشند. آنها در چند مرحله بالاآمدگی، هوازدگی، فرسایش و رسوبگذاری دوام آوردند.
برخی از بزرگترین بلورهای زیرکن در پگماتیتها، سنگهای آذرین کربناته موسوم به کربناتیتها و در سنگ آهکهای دگرسان شده توسط دگرگونی هیدروترمال شکل می گیرند. این زیرکنهای بزرگ گاهی دارای وضوح زیادی بوده و برای کاربریهای سنگهای قیمتی مناسب می باشند.
زیرکن به عنوان سنگ قیمتی
زیرکن در طی 2000 سال به عنوان سنگ قیمتی کابرد داشته است. شاخصهای پراکنش بسیار بالا و انعکاسی، به آن یک درخشندگی و آتشگونگی مشابه الماس می دهد. به این دلیل، زیرکن بی رنگ تراش خورده به عنوان یک جایگزین رایج و جعلی الماس استفاده می شود.
جواهرشناسان و بسیاری از جواهریهای باهوش با یک آزمون سریع قادر به تشخیص زیرکن از الماس می باشند. برای این کار آنها با یک لوپ (با بزرگنمایی 10 برابری) از طریق جدول رویه، و تمرکز بر اتصالات رویه به سنگ نگاه می کنند. محل تقاطع رویه ها به صورت تصاویر دوگانه ایجاد شده توسط انکسار دوگانه زیرکن ظاهر می شوند. الماس یک منعکس کننده منفرد است و دوگانگی عوارض در سنگ را نشان نمی دهد. این آزمون برای تشخیص زیرکن از زیرکنیای مکعبی قابل استفاده می باشد.
زیرکن به دلیل داشتن تنوع رنگ، یک سنگ قیمتی رایج می باشد. عمده زیرکنهای طبیعی زرد، قرمز یا قهوه ای هستند. حرارت دادن و تابش برای تولید زیرکنهای بی رنگ، آبی، سبز، و بسیاری رنگهای دیگر مورد استفاده قرار می یگرد. آبی متداولترین رنگ زیرکن می باشد. حدود 80 درصد زیرکنهای فروخته شده رنگ آبی دارند.
زیرکن به عنوان یک سنگ قیمتی، دارای مقاومت فیزیکی خوبی، نه به اندازه الماس، می باشد. دارای سختی حدود 6 تا 7/5 و رخ ناکامل می باشد. این ترکیب آن را برای بسیاری از کاربریهای سنگهای قیمتی مانند حلقه، گوشواره، آویزها، گل سینه و دیگر انوع جواهرات مناسب می سازد. لبه های تراش مستعد به ورقه شدن و شکستگی می باشند.
زیرکن تراش خورده: زیرکنهای طبیعی و گرما داده شده در طیف وسیعی از رنگها شامل رنگهای سفید، شامپاینی، آبی، سبز، زرد، هلییو، گل رزی، کنیاکی، عسلی و قهوه موکا هستند. اندازه این سنگها حدود 5 میلی متر است و در کل تقریباً 47/7 قیراط وزن دارند. رنگهای سفید، آبی، سبز، زرد، هلویی و گل رزی با استفاده از عملیات حرارتی تولید شده اند.
معدنکاری زیرکن
زیرکن برای مدت 2000 سال از گراولهای آبراهه ای معدنکاری می شده است. معدنکاری ابتدایی زیرکن برای بدست آوردن بلورهای زیبا برای استفاده به عنوان سنگهای قیمتی بوده است. امروزه، عمده زیرکن توسط معدنکاری یا لایروبی رسوبات غنی از زیرکن استخراج می شوند.
زیرکن دارای وزن مخصوص 4/6 تا 4/7 بوده که بسیار بیشتر از دانه های رسوبی تخریبی با وزن مخصوص بین 2/6 تا 2/8 می باشند. این تفاوت وزن مخصوص امکان جدایش مکانیکی دانه های زیرکن از رسوبات را فراهم می سازند. روشهای جدایش وزن مخصوص بازیابی سودآور زیرکن و دیگر کانیهای سنگین با عیار چند درصدی را ممکن می سازند. در عملیات معدنکاری/فرآوری که ایلمنیت و روتیل برای تیتانیم، زیرکن عمدتا محصول جانبی می باشد.
زیرکن با عیار صنعتی در بیشتر مناطق دنیا از ذخایر دریایی و زمینی با منشا آبراهه ای استخراج می شود. استرالیا، آفریقای جنوبی، چین، اندونزی، موزامبیک، هند، اوکراین، سریلانکا، ماداگاسکار، برزیل، کنیا و چندین کشور دیگر تولید کنندگان عمده زیرکن می باشند. این نهشته های آبراهه ای عمدتا دارای ذرات زیر میلیمتری زیرکن دارای منشا سنگهای گرانیتی هوازده می باشد.
زیرکنهای دارای عیار جواهر، هزاران سال است که از نهشته های آبراهه ای سریلانکا، کامبوج، میانمار و میانمار تولید می شوند. نهشته های جددی سنگهای قیمتی جدید در استرالیا، نیجیریه، و ماداگاسکار وجود دارند. نهشته های استخراج شده برای سنگ قیمتی زیرکن بایستی دارای بلورهایی حداقل در اندازه چندین میلی متر و وضوح خوب باشد. آنها معمولا از سنگهای کربناته هوازده و دیگر انواع سنگهای مربوط به فعالیت هیدروترمال منشا می گیرند. برخی از زیرکنهای قیمتی مستقیما از حفرات داخل پگماتیتها استخراج می شوند.
تولید کنسانتره زیرکن: کنسانتره های معدنی زیرکن با استخراج ماسه های از رسوبات زمینی و دریایی تولید می شود. استرالیا، آفریقای جنوبی، چین، اندونزی، موزامبیک، هند، اوکراین، سریلانکا، ماداگاسکار، برزیل، کنیا و چندین کشور دیگر در سال 2014 کنسانتره زیرکن تولید می کردند.
استخراج کانی سنگین: عکسی از معدن ماسه های کانی سنگین Concord در جنوب غربی ویرجینیا. ماسه با سن پلیوسن و نهشته های سیلتی با تحکیم شدگی ضعیف در اینجا حاوی 4٪ وزنی کانیهای سنگین است. یک دستگاه جداسازی برای بازیابی ایلمنیت، لوکوکسن، leucoxene، روتیل و زیرکن استفاده می شود.
زیرکن، زیرکنیم، زیرکنیا و زیرکنیای مکعبی
زیرکن، زیرکنیوم، زیرکنیا و زیرکنیای مکعبی بسیار گیج کننده می باشند. خلاصه تعریف این اصطلاحات در زیر آمده است.
زیرکن یک کانی طبیعی با ترکیب شیمیایی ZrSiO4 می باشد.
زیرکنیم یک فلز نقره ای سفید و یک عنصر شیمیایی می باشد. زیرکنیم دارای عدد اتمی 40 و نشان اتمی Zr می باشد.
زیرکنیا یک اکسید فلزی سفید زیرکن با ترکیب شیمیایی ZrO2 است. یک شکل طبیعی اما نادر زیرکنیا، کانی بادلیت می باشد.
زیرکنیای مکعبی یک سنگ قیمتی مصنوعی با ظاهری مشابه الماس است. قیمت آن نسبت به الماس بسیار کمتر بوده و از جنبه تاریخی متداولترین شبه الماس می باشد.
همه این مواد مرتبط هستند. زیرکنیوم، زیرکنیا و زیرکنیا مکعبی همگی از زیرکن صنعتی تولید می شوند.
کاربردهای صنعتی زیرکن
ماسه زیرکن ضریب انبساط پایینی دارد و در دمای زیاد پایدار می باشد. به عنوان ماده نسوز در ریخته گری کاربرد دارد. یکی از رایجترین کاربردهای آن تولید سرامیک می باشد.
دی اکسید زیرکنیم (زیرکنیا) با حرارت دادن ماسه زیرکن تا یک دمای به اندازه کافی بالا و شکستن مولکول زیرکن تولید می شود. در شکل پودر، دی اکسید زیرکنیم سفید روشن، بسیار بازتابنده و از نظر حرارتی پایدار می باشد.
از آن به عنوان مات کننده، عامل سفید کننده، و رنگدانه در لعابها و لکه های مورد استفاده در سرامیک و سفال استفاده می شود. زیرکنیای تثبیت شده با اکسید ایتریم برای تولید زیرکنیای مکعبی، اجزای فیبر نوری، پوششهای نسوز، سرامیک، پروتز و سایر محصولات دندانپزشکی استفاده می شود.
زیرکن به عنوان کانسنگ اصلی فلز زیرکنیم است. زیرکنیوم در انواع فلزات که نیاز به مقاومت در برابر گرما و خوردگی دارند، مورد استفاده قرار می گیرند. از آن برای ساخت آلیاژهای با کارایی بالا، فولاد مخصوص، رشته های لامپ، چاشنیهای انفجاری، تجهیزات رایانه ای و بسیاری از قطعات الکترونیکی استفاده می شود.
زیرکن و واپاشی رادیواکتیو
بسیاری از بلورهای زیرکن حاوی مقدار کمی از اورانیوم و توریم هستند. این عناصر رادیواکتیو در زمان تبلور درون زیرکن گنجانیده شدند. آنها با سرعت ثابت به محصولات واپاشی خود تبدیل می شوند. نسبت مواد والد به محصولات دختر می تواند برای تخمین زمان تبلور استفاده شود. با استفاده از این روش قدیمیترین دانه های معدنی جهان بلورهای زیرکن هستند که در استرالیا یافت می شوند. قدمت آنها حدود 4/4 میلیارد سال برآورد می گردد.
هنگامیکه عناصر رادیواکتیو در بلورهای زیرکن یا مواد اطراف آن دچار واپاشی می شوند، تشعشع ساطع می شود. بلور زیرکن در اثر این تابش می تواند تخریب گردد. برخی از زیرکنها در اثر قرار گرفتن در معرض این پرتوی آسیب دیده اند که دیگر وضوح و ویژگیهای نوری یک ماده سنگی جذاب را حفظ نمی کنند. به همین دلیل است که برخی زیرکنها برای استفاده به عنوان یک گوهر مناسب نیستند.
زیرکنهای میلیارد ساله: این دانه های زیرکن از یک صخره کوارتز آلبیتی که در شهرستان اسکس، نیویورک جمع آوری شده بود. این تصویر میکروسکوپی پتروگرافی، ترکها، ادخالهای سیال و "مناطق" سن در سراسر دانه ها است. هسته و حواشی دانه زیرکن نشان دهنده وقایع ماگمایی و تکتونیکی است که در حدود 1 تا 15/1 میلیارد سال پیش در منطقه رخ داده اند.
ویژگیهای فیزیکی زیرکن
زیرکن در ایران
نهشته های حاوی کانی های سنگین در مناطقی از سواحل جنوبی دریای خزر، شناخته شده است. همچنین این نهشته های تیره رنگ، در سواحل نور تا بابلسر نیز نهشته شده اند. منشا اصلی این کانی سنگهای نفوذی اسیدی و کانیهای مگنتیت، ایلمنیت، و پیروکسن دار می باشند که توسط رودخانه هراز حمل شده اند.
زیرکن پلاسری به طول ۴۰ کیلومتر در مسیر خط ساحلی چابهار – گواتر قرار دارد. این نوار ساحلی جهت پیجویی ذخایر پلاسری زیرکن بررسی و مطالعه شده است و هدف از اکتشاف آن توسط سازمان انرژی اتمی، کاربرد زیرکن در ساخت غلاف میله های سوخت بوده است. منطقه مورد اشاره مربوط به زون ساختاری مکران می باشد و زمین شناسی آن از قدیم به جدید شامل: افیولیتهای کرتاسه فوقانی که در اثر فرورانش پوسته اقیانوسی دریای عمان و تشکیل یک جزیره پشت قوسی حاصل شده است، مجموعه اتشفشانی داسیتی-آندزیتی مربوط به این فرورانش، شیلهای مارنی، ماسه سنگ، کنگلومرا و لایه های آهکی صدفی پلیوسن می باشد.