El zircón un extraordinario mineral, aprende como se identifica
El zircón es el mineral más importante dentro del mundo de las geociencias para las dataciones de las rocas, ya que por su alta resistencia, son casi indestructibles, dando como resultado un extraordinario y preciso reloj del tiempo geológico.
31 Mayo 2021 | Por Lizbeth Romero (Invitada – Ing. Geóloga, Universidad Autónoma de Nuevo León, México)
| Vista nocturna de una erupción del volcán, en la que se pueden observar el contraste entre los tonos rojos de los materiales emitidos y los blancos de los materiales ya enfriados (1)
Palabras clave: Petrología – Mineralogía – Zircón
El zircón o circón, es un mineral1 de sistema tetragonal con la fórmula química correspondiente ZrSiO4; siendo así, un silicato de zirconio. Pertenece a la clase 09.A de los nesosilicatos2, según la última clasificación de Strunz3. Debido a sus características físicas, es utilizado como piedra preciosa en joyería.
Como mineral accesorio4, su ocurrencia se asocia a todo tipo de rocas, como lo son las ígneas5, metamórficas6, y las sedimentarias7.
La forma en que los geólogos identifican los minerales es, en primera instancia, mediante la observación de sus propiedades físicas y ópticas, las que permite diferenciarlos entre sí. Para el caso de identificar zircón en una muestra de mano, se debe considerar el color que varía desde marrón, marrón rojizo, gris, verde o incoloro. Su densidad promedio es de 4.65 g/cm3, presenta hábito prismático bipiramidal, brillo adamantino y una dureza de 7.5 en la escala de Mohs8.
| Mineral zircón con su brillo adamantino característico. Imagen tomada de Geology Page (www.geologypage.com)
|Glosario|
Sólido homogéneo inorgánico y de composición química definida, originado por procesos naturales. Es el componente fundamental de las rocas, pero puede aparecer aisladamente. Suele tener un sistema cristalino definido.
Cada uno de los minerales que se incluyen en una subclase, dentro de la clase de los silicatos, cuya estructura se caracteriza por contener tetraedros SiO4 aislados.
Sistema de clasificación, usado universalmente en mineralogía que se basa en la composición química de los minerales.
Mineral presente en una roca pero en cantidades pequeñas (menos del 5%).
Rocas resultantes del enfriamiento y consolidación de un magma. Pueden ser volcánicas o plutónicas.
Rocas formadas por deformación y recristalización de un protolito, ya sea de una roca sedimentaria, ígnea, o metamórfica preexistente, sometida a presión y/o temperatura.
Rocas formadas en el exterior de la corteza terrestre mediante un proceso de sedimentación.
Escala de dureza de los minerales que consta de diez términos, a cada uno de los cuales se le atribuye una dureza, del 1 al 10. Son: 1, talco; 2, yeso; 3, calcita; 4, fluorita; 5, apatito; 6, ortosa; 7, cuarzo; 8, topacio; 9, corindón; 10, diamante.
Parte de la geología que estudia la edad absoluta o numérica y la relativa de las rocas y de los acontecimientos que han sucedido en la historia de la Tierra.
El índice de refracción (n) de un medio, se define como el valor de la velocidad de la luz en el vacío (c), dividido entre la velocidad de transmisión de la luz en ese medio (V), es decir: n=c/V.
Fases extrañas, sólidas, líquidas o gaseosas, atrapadas en el interior de un cristal durante el proceso de su crecimiento.
Las propiedades ópticas se obtienen mediante un microscopio petrográfico, el cual, es la herramienta principal de la petrografía. Esta es la parte descriptiva y sistemática del estudio de las rocas, ya que ayuda a clasificarlas basándose en la identificación de minerales y texturas a escalas microscópicas con ayuda de láminas delgadas.
Los métodos de petrografía se aplican a minerales transparentes a la luz. Se dice que son transparentes porque cuando la luz los atraviesa, estos se refractan o se transmiten. El microscopio petrográfico tiene un cristal polarizante llamado polarizador, este convierte la luz no polarizada en luz plano – polarizada. Normalmente está a 90° del plano del analizador. Cuando únicamente está colocado el polarizador, se observa la sección cristalina bajo luz polarizada plana. Cuando el polarizador y el analizador están situados a 90°, se observa la sección cristalina con luz polarizada cruzada.
| Microscopio petrográfico con sus partes principales y su relación con las propiedades de la luz y la observación de láminas delgadas para su clasificación de minerales, rocas y texturas. Imagen tomada de Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias https://revistas.uca.es/index.php/eureka.
En luz polarizada cruzada o LPC, el zircón presenta colores de interferencia de III orden (con coloraciones rosas, verdes, azules) y una extinción recta. En luz polarizada plana o LPP, el zircón se identifica porque es incoloro o ligeramente marrón, presenta un relieve alto y ocasionalmente viene acompañado de un halo pleocroíco alrededor debido a su radiactividad.
| Microfotografías del mineral zircón visto bajo microscopio petrográfico. A). Características ópticas en LPC. B). Características ópticas en LPP. Imágenes tomadas de Alexstreckeisen http://www.alexstrekeisen.it/index.php
Para poder obtener la valiosa información contenida en el zircón, es necesario aplicar varias técnicas dentro de un laboratorio específico para dataciones. Hay que ser extremadamente cuidadosos con esta metodología, ya que es muy fácil que la muestra a analizar se contamine por impurezas externas, y si esto llega a pasar, los resultados aumentarían su nivel de incertidumbre. Es importante mencionar que, entre más zircones se obtengan de una muestra de roca, mejor.
| Metodología para la obtención de zircones. A) Muestra de roca que se quiere datar. B) La roca tiene que pasar por una trituradora de quijadas como se muestra en la figura, para disminuir su tamaño a 2 mm aproximadamente. C) El resultado de la trituración pasa por un proceso de separación de minerales ligeros y pesados, llamado bateo, con ayuda de una batea de cerámica. Mecánicamente la fracción que tiene mayor densidad va generando una espiral de minerales pesados en el interior de la batea. Los zircones, debido a su alta densidad, se encuentran dentro de estos. D) Se concentran los minerales pesados en una caja petri con ayuda de una piseta y agua del grifo. E) Posteriormente se van seleccionando los zircones con el apoyo de una pipeta y de un microscopio estereoscópico.
FOTOGRAFÍA DE LIZBETH ROMERO
| Microfotografías de zircones ya separados y listos para sus análisis, vistos en microscopio estereoscópico.
FOTOGRAFÍA DE FRANCISCO GÓMEZ RIVERA
¿Por qué es importante el estudio de este mineral?
Debido a sus características, como la a los ciclos meteorológicos y el transporte que se somete durante la erosión, es el mineral más importante desde el punto de vista de las dataciones en las rocas, ya que se obtiene fechas absolutas, es decir, cuantificadas para los acontecimientos geológicos pasados.
Una de las técnicas más utilizadas en la actualidad en el estudio de las rocas ígneas, es la datación mediante la medición del decaimiento radiactivo del Uranio en Plomo en minerales como el zircón, ya que el U y el Th sustituyen al Zr en la red cristalina, generando un valioso reloj isotópico.
Otro análisis de gran ayuda para el estudio de las rocas, y que refuerza los estudios geocronológicos9, es la cátodoluminiscencia (CL).
La luminiscencia es el fenómeno donde la emisión luminiscente ocurre por una transición electrónica radiactiva. Existen distintos fenómenos de luminiscencia, los cuales reciben sus nombres dependiendo a su tipo de excitación. La CL es uno de estos, y es uno de los más comunes utilizados para estudiar los minerales.
Las observaciones de CL pueden ayudar a establecer la sucesión de la formación en las rocas. Es importante mencionar que todos los minerales tienen propiedades físicas y químicas diferentes, por lo cual, sus características luminiscentes también serán diferentes.
Dentro de los colores que emite el zircón por CL, se encuentra el azul pálido, el violeta intenso, el azul violeta profundo, el amarillo. En resumen, el zircón puede tener diferentes matices bajo el bombardeo de electrones, correspondientes a los dos tipos principales de zircón definidas por CL, y según los diferentes índices de refracción10.
| Imagen de zircones obtenida mediante el método de cátodoluminiscencia. Esta técnica ayuda a interpretar el interior de estos minerales para saber con más detalle la historia de las rocas.
FOTOGRAFÍAS DE LIZBETH ROMERO
El Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) también brinda información valiosa. Este método con detector de energía dispersiva, permite obtener imágenes microscópicas de todo tipo de materiales, mostrando la textura y características morfológicas de las fases analizadas.
Dentro de los análisis del MEB, se pueden obtener mapeos elementales, que muestran la distribución de estos dentro del zircón. Este método de análisis revela las inclusiones11 posibles de otros minerales.
| Imagen de un zircón observado en el Microscopio Electrónico de Barrido. A continuación las microfotografías del zircón con sus respectivos mapeos elementales y la distribución de estos dentro del cristal. A). Distribución del Si. B). Distribución del Zr. C). Distribución del O. D). Distribución del Pb. E). Distribución del U. F). Distribución del Th.
FOTOGRAFÍAS DE LIZBETH ROMERO
Existen más métodos para estudiar este importante mineral. Hoy en día, la ciencia y la tecnología en la geología van en aumento. Estos avances, ayudan a los geólogos a descubrir las incógnitas que se encuentran guardadas por millones de años dentro de las rocas, y así, poder conocer un poco más de la historia y los procesos que estuvieron involucrados en la formación de estas.
Referencias
- Chirif, L. H. (2010). Mineralogía óptica de minerales. Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico – INGEMMET, 123 p.
- Romero, N. L. (2018). Análisis textural 2D de rocas graníticas del sur de México: Inferencias de la historia de cristalización del plutón de la Huacana, Michoacán (tesis de licenciatura). Universidad Autónoma de Nuevo León. Linares, Nuevo León, México. Clave: PAPIIT – UNAM – IA106217
- Pagel, M., Barbin, V., Blanc, P., & Ohnenstetter, D. (2000). Cathodoluminescence in Geosciences. Springer.
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