geotieteen soveltaminen Australian tärkeimpiin haasteisiin

Johdanto

Zirkoni on zirkoniumsilikaattimineraali, jota esiintyy pieninä määrinä monissa kivissä. Se voi olla eri värinen ja jotkut kiteet ovat jalokivilaatua. Zirkoni sekoitetaan joskus metalli Zirkonium, zirkoniumoksidi kutsutaan Zirkonia, ja cubic Zirkonia, synteettinen jalokivi, jonka ulkonäkö on hyvin samanlainen timantti.

ominaisuudet

Zirkoni on yleensä punaruskea, mutta voi olla valkoinen, oranssi, keltainen, kellertävän ruskea, purppuranpunainen, Vaaleanpunainen, sininen, vihreä ja joskus väritön. Se on yleensä läpikuultava, mutta voi olla läpinäkyvä. Fluoresoivassa valossa zirkonit näyttävät keltaisilta (katso Google Arts and Culture: Fluorescent Minerals: Rocks that get excited under ultraviolet light). Niiden keskikoko graniitissa on 0,1-0,3 mm, mutta ne voivat kasvaa suuremmiksi pegmatiiteissa ja karbonatiiteissa. Kanadasta on kuvattu kristalli, joka oli 30 cm pitkä ja painoi 7 kg.

Zirkonin ominaisuudet
kemiallinen symboli	ZrSiO4
suhteellinen tiheys	4, 6-4.7 g/cm3
kovuus	7,5 Mohsin asteikolla
nimi	nimetty arabian kielen sanan ”Zargun” mukaan (johdettu persiankielisistä sanoista: ZAR tarkoittaa kultaa ja ase väriä).

käyttää

Zirkonin kovuus tekee siitä käyttökelpoisen hioma-aineena ja sillä on korkea sulamispiste (yli 2500°C), joten sitä käytetään terästeollisuudessa uuneissa linjaamiseen. Zirkoni sisältää metallit zirkonium ja hafniumia. Zirkonium on erittäin kova ja korroosionkestävä, joten sitä käytetään kovien kemikaalien, ydinreaktorin verhouksen, lämmönvaihtimien ja erikoisseosten putkien valmistukseen. Zirkoniumia on tietokoneiden levyasemissa, kevyissä vaatteissa ja monissa kotimaisissa tuotteissa, kuten kuulakärkikynissä ja kulutusta kestävissä veitsissä. Hafniumia käytetään ydinohjaussauvoissa ja superseoksissa. Zirkonituotteita käytetään myös moottoreissa, elektroniikassa, avaruusaluksissa ja keramiikkateollisuudessa.

zirkonit voivat selviytyä eroosion, kuljetuksen ja metamorfismin kaltaisista prosesseista, joten ne säilyttävät muistiinmerkinnän menneistä geologisista prosesseista. Ne ovat yksi geologien käyttämistä keskeisistä mineraaleista kivien iän määrittämisessä. Zirkoneissa on pieniä määriä uraania ja toriumia, jotka hajoavat radioaktiivisesti ajan myötä. Koska radioaktiivisen hajoamisen nopeus tunnetaan, tiedemiehet voivat mitata näiden alkuaineiden pieniä määriä sirkonissa selvittääkseen, kuinka vanha isäntäkivi on. Jack Hillsin kivistä Länsi-Australiassa louhitut zirkonit ovat jopa 4,4 miljardia vuotta vanhoja.

lisätietoja siitä, miten zirkoneita käytetään kivien iän selvittämiseen.

Zirkoni on suosittu jalokivi, koska sitä on saatavilla erivärisenä ja värittömiä, särmikkäitä zirkoneita on käytetty timanttien korvikkeena. Hyasintti on jalokivilaatuisen Zirkonin nimi, joka on kellanpunaisesta punaruskeaan ja starlite siniselle, lämpökäsitellylle zirkonille annettu nimi. Zirkoni sekoitetaan joskus kuutiosirkoniin, zirkoniumdioksidin (ZrO4) synteettiseen kiteiseen muotoon, jota voidaan leikata ja käyttää jalokivenä.

historia

Zirkoni on suosittu jalokivi, jota on käytetty lähes 2000 vuotta. Jalokivilaatuista zirkonia on tuotettu jokiesiintymistä Sri Lankassa, Kambodžassa, Myanmarissa ja Vietnamissa satojen vuosien ajan. Zirkonit mainitaan Raamatussa ja hindulaisessa legendassa kerrotaan vihreistä zirkoninlehdistä, jotka annettiin Jumalalle lahjaksi.

vuonna 1789 saksalainen kemisti löysi zirkoniumin analysoidessaan Zirkonin Martin Heinrich Klaprothin koostumusta. Tämän metallin eristi zirkonista ruotsalainen kemisti Jöns Jacob Berzelius vuonna 1824.

sinistä Zirkonia esiintyy monissa 1880-luvulla valmistetuissa englantilaisissa kartanokoruissa, koska se oli tuolloin muotia. 1900-luvun alussa Zirkonia käytettiin kuitenkin joskus vilpillisesti timantin korvikkeena, joten usein jalokiveä pidetään ”jäljitelmänä” jalokivenä.

zirkoneita sisältänyttä Mineraalihiekkaa louhittiin ensimmäisen kerran Australiassa Byron Bayssä Uudessa Etelä-Walesissa vuonna 1934. Tämän jälkeen hiekkakaivosteollisuus laajeni rannikkoa pitkin pohjoiseen aina Fraser Islandille Queenslandiin saakka. Lisää mineraalihiekkaesiintymiä löydettiin Länsi-Australiasta 1970-ja 1980-luvuilla. nykyään Mineraalihiekkaesiintymiä tiedetään olevan jokaisessa Australian osavaltiossa ja Pohjoisterritoriossa.

muodostuma

Zirkoni on hyvin yleinen ja laajalle levinnyt maankuoressa. Sitä esiintyy useimmissa magmakivissä ja metamorfisissa kivissä; sitä ei kuitenkaan välttämättä huomaa sen hyvin pienen hiukkaskoon vuoksi. Kovuutensa ja kestävyytensä vuoksi se ei säätä helposti, joten sitä esiintyy myös sedimenttikerrostumissa ja se on yleinen aineosa useimmissa hiekoissa. Zirkonia esiintyy kuitenkin harvoin mafisissa kivissä ja hyvin harvoin ultramafisissa magmakivissä.

Zirkonin jyvät ovat yleensä vain muutaman millimetrin kokoisia, mutta jotkin suurimmista kiteistä muodostuvat pegmatiiteissa, karbonaattipitoisissa magmakivissä ja kalkkikivissä, joita kuumat nesteet ovat muuttaneet (hydrotermiset metamorfismit).

Zirkoniesiintymien muodostuminen voi kestää miljoonia vuosia. Kun zirkoneja sisältävät kivet rapautuvat ja kuluvat, niistä vapautuu pieniä zirkonijyviä. Ne voivat pysyä maaperässä, sedimenteissä tai sedimenttikivissä miljoonia vuosia selviytyen useista sään, eroosion, laskeuman ja kohoamisen sykleistä. Vaihtoehtoisesti jyvät voidaan kuljettaa yhdessä muiden kovempien mineraalien kanssa puroja pitkin mereen. Raskaammat mineraalit huuhtoutuvat sitten takaisin rannalle aaltojen mukana. Nämä prosessit luovat lopulta suuren esiintymän zirkonihiekkaa rannalle.

resurssit

Australiassa on maailman suurimmat zirkonivarat (noin 35% maailman zirkonista). Australia tuottaa myös enemmän Zirkonia kuin mikään muu maa; pelkästään vuonna 2016 Australiasta vietiin 560 kt zirkonirikastetta. Suurin osa tästä aineksesta louhittiin raskasmineraalihiekkaesiintymistä Victoriassa ja Länsi-Australiassa. Nämä alluviaaliesiintymät sisältävät pääasiassa alle millimetrin paksuisia sirkonjyviä, jotka ovat peräisin kivien rapautumisesta.

Mineraalihiekkaesiintymät ovat laajalle levinneitä Australiassa; niitä esiintyy pitkin Itä-Australian rannikkoa Uuden Etelä-Walesin keskiosista Queenslandin Cape Yorkiin. Suuria vanhoja rantaesiintymiä on Victoriassa, Uuden Etelä-Walesin lounaisosissa ja Etelä-Australiassa Murrayn altaalla sekä Euclan altaalla Etelä-Australiassa ja Länsi-Australiassa. Muualla Länsi-Australiassa esiintymiä on pitkin rannikkoa eteläkärjestä Derbyyn saakka. Noin 10 prosenttia Zirkonin luonnonvaroista ei ole mahdollista louhia, koska ne sijaitsevat lähellä rannikkoa, maata käytetään maatalouteen, kansallispuistoihin tai kaupunkikehitykseen.

Australian jalokivilaatuisten zirkonien pääasiallinen lähde ovat Tasmanian, Uuden Etelä-Walesin ja Queenslandin emäksisten basalttien alluviaaliesiintymät. Tunnetuin jalokivilaatuisen Zirkon fossilisoitumispaikka on Pohjoisterritorion Strangwaysin Mutasäiliökenttä. Lisäksi Zirkonia tavataan usein safiirien rinnalla, joten sitä tavataan Queenslandin ja Uuden Etelä-Walesin jalokentillä.

lisätietoja resurssi-ja tuotantotiedoista.

louhinta

Zirkonia on louhittu purojen sorakaivoista yli 2000 vuoden ajan. Tämä varhainen Zirkonin louhinta oli pääasiassa houkuttelevien kristallien hankkimista jalokiviksi. Nykyään suurin osa zirkonista tuotetaan louhimalla sedimenttejä ranta-tai alluviaaliesiintymistä. Zirkoni on usein sivutuote kaivos-tai jalostustoiminnoissa, joissa louhitaan ilmeniittiä ja rutiilia niiden titaanipitoisuuden vuoksi.

Zirkoni louhitaan kuivilla louhintamenetelmillä, jos esiintymä on matala tai sisältää kovempia aineita. Malmin kaivamiseen käytetään kaivinkoneita ja kaapimia, jotka kuljetetaan kuorma-autoilla tai puskutraktoreilla alkujalostuslaitokseen. Tämän jälkeen Malmi johdetaan märkäkeskittimeen overland conveyeria tai lieteputkea pitkin.

Ruoppausmenetelmiä käytetään, jos malmi on vedenpinnan alapuolella tai korkealla dyynialueilla. Tähän prosessiin kuuluu ruoppaus, joka kelluu tekolammessa. Se raaputtaa hiekkaa, joka lähetetään ruoppaukseen kiinnitettyyn märkäkeskittimeen käsittelyn ensimmäistä vaihetta varten. Ruoppaus liikkuu jatkuvasti jättäen jälkeensä rikastushiekkaa. Louhittuaan mineraalihiekkaa kaivosyhtiöt kunnostavat maata ja korvaavat kasvillisuuden.

jotkut parhaista jalokiviluokan zirkonikiteistä louhitaan suoraan pegmatiitin onkaloista. Tämän jälkeen zirconit punnitaan ja luokitellaan ennen kuin ne lähetetään leikattaviksi tai käsiteltäviksi.

käsittely

Zirkonin tiheys mahdollistaa jyvien talteenoton muista hiekkamineraaleista mekaanisella erotuksella. Märkäkonsentraatiolaitoksessa louhittu mineraalihiekka tai Malmi pestään spiraalierottimien avulla, jotta raskaat mineraalit saadaan erotettua kevyemmistä kvartsi-ja savimateriaaleista. Sitten raskaat mineraalit erotetaan komponenttimineraaleiksi kuivassa prosessipiirissä magneettisten ja sähköstaattisten levynerottimien avulla eri lämpötiloissa. Zirkoni kuivataan, lajitellaan ja kootaan, ja joskus jauhetaan myllyissä ennen kuljetusta.

useimmat luonnolliset jalokivilaatuiset zirkonit ovat keltaisia, punaisia tai ruskeita. Kuumentamalla ja säteilyttämällä voidaan tuottaa väritöntä, sinistä, vihreää ja monia muita zirkonivärejä. Sininen on suosituin Zirkon-jalokiviväri. Koruissa käytettäväksi tarkoitettu zirkoni on suurimmaksi osaksi ilman sulkeumia, mutta niissä voi olla pitkiä rinnakkaisia sulkeumia, jotka luovat kissansilmäefektin, kun kivi leikataan kabochoniksi. Zirkonit leikataan tyypillisesti nerokkaalla tyylillä, mutta on olemassa myös Zirkon-leikkaus, jossa on kahdeksan ylimääräistä viistettä jalokiven alaosan ympärillä.

lisätietoja jalokivihaavoista