Zircon - Définition et Explications

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Chimie

Le zircon contient fréquemment des impuretés et divers corps ou minéraux sous forme d'inclusions. La forme oxyde théorique du zircon est composée de 67,1 % ZrO2 et de 32,9 % de SiO2. D'après Rösler (1991) elle peut, dans certains cas extrêmes, contenir jusqu'à 30 % d'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) d'Hafnium (Le hafnium est un élément chimique du tableau périodique de symbole Hf et de...) (HfO2), 12 % d'oxyde de Thorium (Le thorium est un élément chimique, un métal de la famille des actinides, de symbole...) (ThO2) ou 1,5 % d'oxyde d'Uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un...) (UO2). La densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) monte corrélativement à 4,34,8 g·cm-3. Les zircons des granites contiennent presque toujours U et Th en remplacement isomorphique de Zr et la détermination des rapports Th/U ou Pb/U sert à déterminer l’âge des granites, ce groupe est donc très important en géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et...). La thorite et l’uranothorite sont facilement hydratées sans que cela détruise la structure, on a :

  • la thorogummite : (Th, U) (Si, H4)O4 ;
  • la coffinite : U(Si, H4)O4.

Datation à l'aide de ses isotopes

Un zircon (Le mot zircon provient soit de l'arabe zarqun, « cinabre », ou du perse zargun,...) dans une matrice de biotite : Des particules alpha émises par désintégration radioactive bombardent et détruisent la matrice de biotite ; il se forme ce qu'on appelle un halo pléochroïque.

Avec le développement de la radiochronologie, les zircons jouent un rôle particulièrement important dans la géochronologie.

La forme silicatée du zircon est d'importance capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs,...) pour la datation absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un...). La méthode de datation absolue exige que des isotopes radioactifs en cours de désintégration soient contenus à l'intérieur des roches. Le zircon, lorsqu'il est soumis à des températures et pressions extrêmes, ne change pas de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...). Il est pratiquement inaltérable sauf par la radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur...) qui provoque un état métamicte (état désordonné dans un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que...) avec changement éventuel de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) et altération jusqu’à apparition d’un état amorphe). Cela a l'avantage de faire en sorte que le zircon possède la même structure qu'à sa création. De plus, la substitution de ses atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de zirconium (Le zirconium est un élément chimique, de symbole Zr et de numéro atomique 40.) par des atomes d'uranium (U) est fréquente, ce qui n'est pas le cas avec la plupart des autres éléments. C’est un minéral rare dans les laves et les tufs mais relativement fréquent dans les granites, les gneiss, les pegmatites souvent en inclusions dans la biotite contenue dans ces roches . On peut le trouver, parfois très abondant dans des syénites.

Les zircons contiennent à l'état de trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le...) des isotopes radioactifs qui présentent l'avantage de posséder une demi-vie (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour...) très longue soit d'235U (703.8 millions d'années), d'238U (4,5 milliards d'années), 232Th (14,05 milliards d'années). Ces isotopes représentent de 10 ppm à 5  % en poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...). Ils se désintègrent selon des périodes précises en différents isotopes du plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et...). La proportion uranium-plomb ou thorium-plomb permet d'estimer l'âge d'un cristal de zircon et par là même souvent l'âge de la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...) qui le contient.

Les zircons sont réfractaires aux altérations les plus sévères et aux agressions géologiques telles l'attrition, et cette caractéristique laisse son empreinte sur la matrice rocheuse support.

Les plus anciennes roches terrestres trouvées à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) du globe ont été datées par les zircons qu'elles contiennent. On les trouve dans la formation Narryer Gneiss Terrane du craton Yilgarn, en Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de...) occidentale, avec un âge estimé à 4,404 milliards d'années. Cet âge est interprété comme celui de la formation du zircon en question.

Structure

De formule générale XSiO4 ou X 4+ peut être Zr 4+ de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) 0,79 Å ou Th 4+ de diamètre 1,02 ou encore U 4+ de diamètre 0,97. Quadratique, une maille contient 4 molécules. L'édifice cristallin de nombreux zircons est localement détruit par l'action de rayons de haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) (état dit « métamicte ») : ces cristaux exhibent généralement une couleur brun sombre. À l'état métamicte, de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) peut être absorbée par la matrice, avec pour conséquence un effondrement caractéristique de la densité et de la dureté (Il existe différentes définitions de la dureté : pour un solide (minéral ou métal) et...) de la roche (voyez la table).

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