Zircon, Zircone, Minéraux de zirconium

Le zircon peut sembler un peu terne à côté de ces infopublicités pour des bijoux en zircon cubique bon marché. Les minéraux de zirconium sont un groupe sérieux.

Zircon

Le zircon est un beau bijou, mais il n’est pas très apprécié de nos jours. Le zircon – silicate de zirconium ou ZrSiO4 – est une pierre dure, classée 7½ sur l’échelle de Mohs, mais d’autres pierres sont plus dures et ses couleurs ne sont pas uniques. La tradition a un dossier mince sur le zircon ; un site dit qu’il était réputé pour « aider au sommeil, apporter la prospérité et promouvoir l’honneur et la sagesse », mais bon, le simple fait d’avoir de l’argent pour posséder des bijoux est bon pour cela. Le zircon présente quelques distinctions minéralogiques mineures. C’est le seul bijou de la classe des cristaux tétragonaux, pour ce que ça vaut. Et c’est la plus dense des principales pierres précieuses, mais cela signifie qu’un zircon d’un poids donné en carats est plus petit que n’importe quelle autre pierre précieuse de poids égal.

Peut-être que le zircon peut gagner plus de respect si l’on considère sa valeur pour les géologues. Les grains de zircon sont présents presque partout où il y a des sédiments parce que le minéral est très dur. Il monte à travers la croûte dans les roches ignées et est érodé dans le système des cours d’eau, emporté par la mer et déposé dans les lits sédimentaires où il fait partie du cycle suivant du grès et du schiste – totalement intacte ! Le zircon est l’ultime recyclable géologique ; il peut même subir un métamorphisme. Cela en fait un excellent minéral indicateur. Si vous le trouvez dans le granit à un endroit et dans le grès ailleurs, vous avez appris quelque chose sur l’histoire géologique et le cadre géographique qui ont fait passer les zircons du premier au second lieu.

L’autre aspect du zircon, ce sont ses impuretés, en particulier l’uranium. Le système de datation des roches à l’uranium-plomb (U-Pb) a été affiné avec une grande précision, et la datation U-Pb du zircon est maintenant un outil précis pour des roches aussi vieilles que la Terre elle-même, soit quelque 4,6 milliards d’années. Le zircon est bon pour cela, car il retient bien ces éléments.

« Zircon » se prononce généralement « ZURK’n », bien que vous entendiez aussi « ZUR-KON ».

Zircone / Baddeleyite

Le zircon cubique ou CZ est connu comme un faux diamant, mais je pense qu’il devrait plutôt être considéré comme un zircon supérieur. Le CZ est un composé d’oxyde manufacturé, le ZrO2, et non un silicate, et « zircone » est un nom chimique, et non un nom minéral.

Il existe une forme naturelle de zircone, appelée baddeleyite. La différence entre la baddeleyite et le CZ réside dans la façon dont les atomes de zirconium et d’oxygène sont emballés : le minéral est un cristal monoclinique et la gemme est cubique (isométrique), la même structure cristalline que le diamant. C’est pourquoi la CZ est extrêmement dure : seuls le diamant, le saphir et le chrysobéryl peuvent la rayer.

Les États-Unis stockent plus de 14 000 tonnes de baddeleyite pour sa teneur en zirconium. Comme le zircon, elle est utile pour dater des roches extrêmement anciennes, bien que, contrairement au zircon, son utilisation soit limitée aux roches ignées.

« Baddeleyite » est prononcé « ba-DELLY-ite » par la plupart des géologues, mais ceux qui le savent mieux le prononcent « BAD-ly-ite ».

Zirconolite

La zirconolite, CaZrTi2O7, n’est ni un silicate ni un oxyde mais plutôt un titanate. En 2004, il a été signalé qu’elle était encore meilleure que le zircon pour la datation des vieilles roches, fournissant des données aussi précises que le permet l’instrument SHRIMP (microsonde ionique sensible à haute résolution). La zirconolite, bien que rare, peut être répandue dans les roches ignées mais non reconnue parce qu’elle ressemble à du rutile. La façon de l’identifier avec certitude est d’utiliser des techniques spécialisées de microscopie électronique sur les minuscules grains avant de déployer la SHRIMP sur ceux-ci. Mais ces techniques permettent d’obtenir une datation à partir d’un grain de seulement 10 microns de large.

« Zirconolite » se prononce « zir-CONE-alite ».

La gemme du géologue

Pour avoir une idée de ce que l’on peut faire avec les zircons, il suffit de considérer ce qu’a fait le chercheur Larry Heaman, tel que rapporté dans la revue Geology d’avril 1997. Heaman a extrait du zircon (et de la baddeleyite) d’un ensemble d’anciennes digues canadiennes, obtenant moins d’un milligramme à partir de 49 kilogrammes de roche. De ces taches, de moins de 40 microns de long, il a déduit un âge U-Pb pour l’essaim de digues de 2,4458 milliards d’années (plus ou moins deux millions), juste après la fin de l’Eon archéen au tout début du Protérozoïque.

À partir de ces preuves, il a rassemblé deux gros morceaux de l’ancienne Amérique du Nord, en plaçant le terrane du « Wyoming » sous le terrane « Supérieur », puis les a joints à la « Carélie », le terrane sous-jacent à la Finlande et à la Russie adjacente. Il a qualifié ses résultats de preuve du premier épisode de volcanisme basaltique inondé au monde ou de Grande Province Ignée (LIP).

Heaman s’est plafonné en spéculant que la première LIP « pourrait refléter soit (1) l’effondrement d’un vigoureux régime de convection mantélique qui a prévalu pendant l’Archéen et a complètement dissipé les panaches mantéliques pendant plus de la moitié de l’histoire de la Terre, soit (2) le moment de l’effondrement catastrophique d’une stratification de densité stable dans le noyau de la Terre qui a conduit à une augmentation soudaine du flux de chaleur à la limite entre le noyau et le manteau ». C’est beaucoup à tirer de quelques minuscules morceaux de zircon et de baddeleyite.

PS : Le plus vieil objet sur Terre est un grain de zircon vieux de près de 4,4 milliards d’années. C’est la seule chose que nous ayons des profondeurs de l’Archéen le plus ancien, et elle prouve que même à cette époque, la Terre était recouverte d’eau liquide.