Zirkoon: in lichtjaren gemeten

Zirkoon is voor geologen een uiterst belangrijk mineraal. Het is een van de belangrijkste mineralen voor het dateren van gesteenten en sedimenten. Zirkoon is namelijk op alle fronten een ’overlever’. Dit silicaat van zirkonium, ZrSiO4, is erg hard en chemisch vrij inert. Daardoor is het mineraal zeer erosiebestendig. Het heeft bovendien een hoog smeltpunt en dat is voor geologen zowat de ‘kers op de taart’. Die combinatie van eigenschappen zorgt er namelijk voor dat zirkoonkristallen of -korrels onveranderd verschillende metamorfose-cycli kunnen doorstaan. Zirkoon is daardoor niet erg zeldzaam. We vinden het vrijwel overal terug in kleine korreltjes in sedimenten, vulkanische uitvloeiingen, plutonische en metamorfe gesteenten. Waarom is zirkoon eigenlijk zo’n goede geologische klok? Wel, bij zijn ontstaan neemt zirkoon vrijwel altijd kleine hoeveelheden uranium en thorium op in het kristalrooster. Die twee elementen zijn radio-isotopen: ze maken het kristal radioactief. Telkens wanneer een uranium- of thoriumatoom uiteenvalt stuurt het een pakketje straling door het kristal. Die straling beschadigt de strakke organisatie van het kristal in de onmiddellijke omgeving van het uiteengevallen atoom. De energie van de straling is groot genoeg om elektronen weg te slaan van atomen, waardoor chemische bindingen verbroken kunnen worden en radicalen ontstaan. Die elektronen kunnen ingevangen worden op ‘lege plaatsen’ in het kristalrooster. Dat elektron plus het radicaal gaan bepaalde golflengten van doorvallend licht absorberen en op die manier het kristal een kleur geven.