Introduction
Le zircon est un minéral de silicate de zirconium présent en petites quantités dans de nombreuses roches. Il peut s’agir d’une variété de couleurs et certains cristaux sont de qualité gemme. Le zircon est parfois confondu avec le zirconium métallique, l’oxyde de zirconium appelé zircone et la zircone cubique, une pierre précieuse synthétique d’apparence très similaire au diamant.
Propriétés
Zircon du Territoire du Nord de la chaîne Strangways. Le zircon a été photographié en pleine lumière (à gauche) et apparaît jaune fluorescent en lumière ultraviolette (à droite). R30458. Source: Geoscience Australia
Le zircon est généralement brun rougeâtre, mais peut être blanc, orange, jaune, brun jaunâtre, rouge violacé, rouge clair, bleu, vert et parfois incolore. Il est généralement translucide mais peut être transparent. Dans la lumière fluorescente, les zircons apparaissent en jaune (voir Google Arts and Culture: Minéraux fluorescents: Roches qui s’excitent sous la lumière ultraviolette). Leur taille moyenne dans le granit est de 0,1 à 0,3 mm, mais ils peuvent grossir dans les pegmatites et les carbonatites. On a décrit au Canada un cristal de 30 cm de long et pesant 7 kg.
| Les propriétés du Zircon | |
|---|---|
| Symbole chimique | ZrSiO4 |
| Densité relative | 4,6-4.7 g / cm3 |
| Dureté | 7,5 sur l’échelle de Mohs |
| Nom | Nommé d’après le mot arabe « Zargun », (dérivé des mots persans: zar signifiant or et gun signifiant couleur). |
Utilise
Tige de zirconium. Source : Wikimedia Commons, Dschwen. Source: Wikimedia Commons
La dureté du zircon le rend utile comme abrasif et il a un point de fusion élevé (plus de 2500 ° C), il est donc utilisé dans l’industrie sidérurgique pour aligner les fours. Le zircon contient les métaux zirconium et hafnium. Le zirconium est extrêmement dur et résistant à la corrosion, il est donc utilisé pour fabriquer des tuyaux pour produits chimiques agressifs, des revêtements de réacteurs nucléaires, des échangeurs de chaleur et des alliages spéciaux. Le zirconium se trouve dans les lecteurs de disques d’ordinateur, dans les vêtements légers et dans de nombreux produits domestiques tels que les stylos à bille et les couteaux résistants à l’usure. Le hafnium est utilisé dans les barres de contrôle nucléaire et les superalliages. Les produits en zircon sont également utilisés dans les moteurs, l’électronique, les engins spatiaux et l’industrie de la céramique.
Les zircons peuvent survivre à des processus tels que l’érosion, le transport et le métamorphisme, de sorte qu’ils conservent un enregistrement des processus géologiques passés. Ils sont l’un des minéraux clés utilisés par les géologues pour déterminer l’âge des roches. Les zircons contiennent des traces d’uranium et de thorium, qui se désintègrent radioactivement avec le temps. Comme le taux de désintégration radioactive est connu, les scientifiques peuvent mesurer les quantités infimes de ces éléments dans un zircon pour déterminer l’âge d’une roche hôte. Les zircons extraits de roches de Jack Hills en Australie occidentale ont jusqu’à 4,4 milliards d’années.
Plus d’informations sur la façon dont les zircons sont utilisés pour déterminer l’âge des roches.
Microsonde ionique Haute Résolution sensible (SHRIMP) utilisée pour analyser l’âge des zircons. Source: Geoscience Australie.
Images de lumière réfléchie, de lumière transmise et de cathodoluminescence de minuscules zircons provenant des roches volcaniques de Walleroobie en Nouvelle-Galles du Sud. Dans la dernière image, les zones les plus sombres des cristaux contiennent plus d’uranium. Les scientifiques utilisent des images comme celles-ci pour choisir où analyser les zircons pour déterminer leur âge. Source: Géoscience Australie.
Pierres précieuses de zircon du Queensland. Chaque gemme mesure environ 2,5 mm de large. Source: Geoscience Australie.
Le zircon est une pierre précieuse populaire car il est disponible dans une variété de couleurs et des zircons incolores à facettes ont été utilisés comme substitut des diamants. Jacinthe est le nom du zircon de qualité gemme qui est jaune-rouge à brun rouge et starlite le nom donné au zircon bleu traité thermiquement. Le zircon est parfois confondu avec la zircone cubique, la forme cristalline synthétique du dioxyde de zirconium (ZrO4), qui peut être coupée et utilisée comme pierre précieuse.
Histoire
Le zircon est une pierre précieuse populaire utilisée depuis près de 2000 ans. Le zircon de qualité gemme est produit à partir de gisements fluviaux au Sri Lanka, au Cambodge, au Myanmar et au Vietnam depuis des centaines d’années. Les zircons sont mentionnés dans la Bible et une légende hindoue décrit des feuilles de zircon vertes données à un dieu en cadeau.
En 1789, alors qu’il analysait la composition du zircon, Martin Heinrich Klaproth, un chimiste allemand découvrit le zirconium. Ce métal a ensuite été isolé du zircon par Jöns Jacob Berzelius, un chimiste suédois, en 1824.
Le zircon bleu se retrouve dans de nombreuses pièces de bijoux de la propriété anglaise produites dans les années 1880, car il était à la mode à l’époque. Cependant, au début des années 1900, le zircon était parfois utilisé frauduleusement comme substitut du diamant, si bien que la gemme est souvent considérée comme une pierre précieuse « d’imitation ».
Les sables minéraux comprenant des zircons ont été exploités pour la première fois en Australie à Byron Bay, en Nouvelle-Galles du Sud, en 1934. L’industrie minière du sable s’est ensuite développée le long de la côte jusqu’à l’île Fraser dans le Queensland. D’autres gisements de sables minéraux ont été découverts en Australie occidentale dans les années 1970 et 1980.Des gisements de sables minéraux sont maintenant connus dans tous les États australiens et dans le Territoire du Nord.
Formation
Le zircon est très commun et largement distribué dans la croûte terrestre. On le trouve dans la plupart des roches ignées et métamorphiques; cependant, il peut ne pas être remarqué en raison de sa très petite taille de particules. En raison de sa dureté et de sa durabilité, il ne résiste pas facilement aux intempéries, il se trouve également dans les dépôts sédimentaires et est un constituant commun de la plupart des sables. Cependant, le zircon se trouve rarement dans les roches mafiques et très rarement dans les roches ignées ultramafiques.
Un zircon radioactif, riche en thorium et en uranium appelé cyrtolite. R26527. Source: Geoscience Australia
Les grains de zircon ne mesurent généralement que quelques millimètres, mais certains des plus gros cristaux de sont formés dans des pegmatites, des roches ignées riches en carbonate et dans des calcaires altérés par des fluides chauds (métamorphisme hydrothermal).
Les dépôts de zircon peuvent prendre des millions d’années à se former. Lorsque les roches contenant des zircons sont altérées et érodées, de minuscules grains de zircon sont libérés. Ils peuvent rester dans les sols, les sédiments ou les roches sédimentaires pendant des millions d’années en survivant à de multiples cycles d’altération, d’érosion, de dépôt et de soulèvement. Alternativement, les grains peuvent être transportés, avec d’autres minéraux plus durs, par des cours d’eau vers la mer. Les minéraux les plus lourds sont ensuite rejetés sur la plage par les vagues. Ces processus finissent par créer un important gisement de sables de zircon sur la plage.
Ressources
L’Australie possède les plus grandes ressources de zircon au monde (environ 35% du zircon mondial). L’Australie produit également plus de zircon que tout autre pays; rien qu’en 2016, 560 kt de concentré de zircon ont été exportés d’Australie. La majeure partie de ce matériau a été extraite de dépôts de sable minéral lourd à Victoria et en Australie occidentale. Ces dépôts alluviaux contiennent principalement des grains de zircon sub-millimétriques issus de l’altération des roches.
Sable de zircon. Source: Geoscience Australia
Les dépôts de sable minéral sont très répandus en Australie; ils se trouvent le long de la côte de l’est de l’Australie, du centre de la Nouvelle-Galles du Sud au Cap York dans le Queensland. De grands gisements d’old Beach se trouvent à Victoria, dans le sud-ouest de la Nouvelle-Galles du Sud et en Australie-Méridionale dans le bassin de Murray et dans le bassin d’Eucla en Australie-Méridionale et en Australie-Occidentale. Ailleurs en Australie occidentale, des gisements se trouvent le long de la côte, de la pointe sud jusqu’à Derby. Environ 10% des ressources en zircon ne peuvent pas être exploitées car elles sont situées près de la côte, les terres sont utilisées pour l’agriculture, les parcs nationaux ou le développement urbain.
Les dépôts alluviaux des basaltes alcalins de Tasmanie, de Nouvelle-Galles du Sud et du Queensland constituent la principale source de zircons australiens de qualité gemme. L’emplacement de fossilisation le plus connu pour le zircon de qualité gemme est le champ de réservoir de boue dans les Strangways, Territoire du Nord. En outre, le zircon se trouve souvent aux côtés des saphirs, il se trouve donc dans les champs de gemmes du Queensland et de la Nouvelle-Galles du Sud.
Occurrences de pierres précieuses et mines en Australie. Source: Geoscience Australia
Informations supplémentaires sur les ressources et la production.
Exploitationminière
Le zircon est extrait des graviers des cours d’eau depuis plus de 2000 ans. Cette première extraction de zircon visait principalement à obtenir des cristaux attrayants pour une utilisation comme pierres précieuses. Aujourd’hui, la plupart des zircon sont produits à partir de sédiments miniers provenant de plages ou de dépôts alluviaux. Le zircon est souvent un coproduit lors d’opérations d’extraction ou de traitement où l’ilménite et le rutile sont extraits pour leur teneur en titane.
Le zircon est extrait par des méthodes d’extraction à sec si le gisement est peu profond ou contient des matériaux plus durs. Des excavatrices et des grattoirs sont utilisés pour extraire le minerai, qui est ensuite transporté par camions ou bulldozers jusqu’à l’usine de traitement initiale. Le minerai est ensuite acheminé vers une usine de concentration humide par convoyeur terrestre ou via une canalisation de lisier.
Des méthodes d’extraction par dragage (humide) sont utilisées si le minerai se trouve sous la nappe phréatique ou dans des zones de hautes dunes. Ce processus implique une drague flottant dans un étang artificiel. Il racle le sable qui est ensuite envoyé dans un concentrateur humide fixé à la drague pour la première étape du traitement. La drague se déplace continuellement laissant derrière elle le sable des résidus. Après avoir extrait les sables minéraux, les sociétés minières réhabilitent les terres et remplacent la végétation.
Certains des meilleurs cristaux de zircon de qualité gemme sont extraits directement de cavités dans la pegmatite. Les zircons sont ensuite pesés et calibrés avant d’être envoyés pour être coupés ou traités.
Traitement
La densité du zircon permet de récupérer les grains des autres minéraux du sable par séparation mécanique. Dans l’usine de concentration humide, le sable minéral ou le minerai extrait est lavé à travers une série de séparateurs en spirale pour séparer les minéraux lourds des matériaux de quartz et d’argile plus légers. Ensuite, les minéraux lourds sont séparés en minéraux constitutifs dans un circuit de traitement à sec à l’aide de séparateurs à plaques magnétiques et électrostatiques à différentes températures. Le zircon est séché, calibré et calibré, et parfois broyé dans des moulins avant d’être transporté.
La plupart des zircons naturels de qualité gemme 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 gemme de zircon la plus populaire. Le zircon facetté pour la bijouterie est généralement sans inclusions, mais il peut contenir de longues inclusions parallèles qui créent un effet œil de chat lorsque la pierre est taillée en cabochon. Les zircons sont généralement coupés en utilisant le style brillant, mais il y a aussi la coupe en zircon, qui a huit facettes supplémentaires autour de la partie inférieure de la gemme.
Plus d’informations sur les coupes de pierres précieuses