ケルノライトは、理想化学式がCuFeAsO4·3H2Oである水和された銅-鉄砒酸塩鉱物です。 Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂Oそれは砒酸塩鉱物であり、リロコナイトの鉄優勢な同素体です。 Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂Oリロコナイト-ケルノワイト系列において、Fe³⁺は構造上のサイトでAl³⁺を置換するが、全体のフレームワークを根本的に変えることはない。フェリック鉄がそのサイトを主に占める場合をケルノワイトと定義する。その色が強く緑色であっても、アルミニウムが優勢な物質はリロコナイトである。
鉱物は、イングランドコーンウォールのSt Day近くのWheal Gorland鉱山でおそらく古い標本として収集されたものである。これは銅を含む鉱石集合体の酸化部分における二次鉱物として存在する。Kernowiteは一般的に緑色であり、アルミニウム優勢のliroconiteは通常青から青緑色である。色は鉄含有量の増加を示唆するが、多くの緑色の標本が歴史的にliroconiteとラベリングされているが分析するとアルミニウム優勢であるため、鉱物の識別を確立することはできない。
Kernowiteの歴史と発見
Kernowiteは、2020年に国際鉱物学連合によって提案番号IMA 2020-053で新しい鉱物種として承認され、正式な鉱物説明は2021年に発表されました。タイプ物質は最近採取された標本ではなく、おそらく1800年頃にWheal Gorlandで採掘された歴史的標本です。再検討される以前、その物質はliroconiteとラベル付けされており、コーンウォールの収集家であるフィリップ・ラシャリーおよびアーサー・ラッセル卿の歴史的鉱物収蔵品を経てきました。
鉱物は～に因んで名付けられた ケルノウ、コーンウォール語でのコーンウォールの名称。選択は特定の人ではなく、タイプ局所を反映しています。ケルノワイトは、鉱物学的検査により、以前リロコナイトに分類されていた物質において、アルミニウムではなく鉄（三価）が関連する八面体配位サイトを支配していることが判明したことで同定されました。
その認識は、既知の鉱物シリーズ内の構成的な違いを示している。以前の観察では、緑色のリロコンサイト標本が青い例よりも多くの鉄を含むことが一般的であることが確立されていた。しかし、鉄の増加だけでは別種を正当化するには十分ではない。ケルノワイトは、関連する構造上の部位においてFe³⁺がAl³⁺を上回る物質に限定される。この種の定義は、現代の鉱物命名法で使われている主成分則に従っている。
ケルノワイトの形成および地質的出現
Kernowiteは、石英を豊富に含むゴッサン内の空洞において二次鉱物として出現する。ゴッサンは、硫化鉱を含む鉱脈の上部または周囲で酸化し風化した物質である。タイプ物質において、空洞には微晶性で poorly differentiated な灰色の硫化物と、薬用赤鉄矿およびオリベンサイト群の鉱物を含む、結晶性が低い砒素を含む相が含まれている。この関連性は、一次銅-砒素硫化物集合体の酸化および変成による鉱物形成と一致している。
ケルノワイトの形成には、銅、三価鉄、砒素、酸素、水酸化物を含む流体および水の存在が必要である。風化において、一次硫化物の酸化により、Cu²⁺およびFe³⁺が酸性から局所的に中和された溶液に放出される。砒素は、砒素含有硫化物または砒化物から放出され、酸化条件の下で砒酸塩種として輸送されることがある。これらの成分が開放空間、例えばゴッサン内の亀裂や空洞で相互作用する場合、水和された銅－鉄砒酸塩が沈殿することがある。
鉱物の水和状態は、高温のマグマ条件ではなく、近接表面または低温の水溶液環境で形成されたことを示している。医薬鉄鉱石およびオリーブナイト群鉱物とともに出現することは、局所的なpH、酸化還元条件、溶解金属濃度、および水分活動の変化を反映している。このような条件は、同じ酸化鉱石帯内で小さな距離においても変化する可能性があり、銅および鉄砒酸塩鉱物が一緒に発達することを可能にしている。
ケルノワイトの結晶構造
ケルノワイトは単斜晶系で結晶化する。その構造は単結晶X線回折によって空間群において決定された I2/a、非標準的な設定の従来の空間群 C2/c構造はリロコンサイトと密接に関連しており、鉄（Fe³⁺）がアルミニウム（Al³⁺）に置き換えられていることから、鉱物フレームワークの完全な再構築ではなく、一致している。
構造は結合した砒酸塩四面体、水酸化物を有する金属配位多面体および水分子から成る。銅はCu²⁺化合物に特徴的なJahn–Teller歪みに影響を受けるサイトを占め、拡張された銅-酸素配位環境を生じる。三価鉄はリロコナイトにおいて主にアルミニウムが占める正八面体配位サイトを占める。Al³⁺がより大きなFe³⁺の陽イオンによって置き換えられることで、同じ基本的な構造タイプを維持しながら測定可能な構造的違いが生じる。
水分子はケルノワイトにおいて構造的に重要である。理想的な式には、式量当たり4つの水分子に加えて4つの水酸基が含まれる。水分子、水酸基および砒酸四面体の酸素原子間の水素結合が、水和された構造の安定性に寄与する。構造中の水の喪失または変化は、加熱、脱水、または長期的な変質時に鉱物に影響を与える可能性がある。
ケルノワイトの物理的・化学的特性
ケルノライトは通常、緑色からエメラルドグリーンとされています。その色はCu²⁺およびFe³⁺の存在に関連していますが、正確な色調は粒の厚さ、結晶方位、不純物、表面状態、鉄とアルミニウムの相対的な割合に依存します。これは石英-ゴッサン素材の空洞を縁取る小さな結晶または結晶凝集体として現れることがあります。確認された素材は古い標本から来ているため、他の二次相と密接に成長しているため、多くの従来の物理的測定は制限されています。
理想的な式、 Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O、銅、鉄（三価）、砒酸、水酸基および分子状の水を含む。タイプ物質の電子マイクロプローブ分析に加えラマン分光法により、実験式組成はほぼ Cu₁.₈₈(Fe₀.₇₉Al₀.₀₉)Σ₀.₈₈(As₁.₁₂O₄)(OH)₄·3.65H₂Oこの分析は、タイプ物質が化学的に理想ではないことを示しており、わずかなアルミニウムを含み、銅、鉄、砒素、および水分含量に小さな偏差がある。このような偏差は二次的な水和鉱物において一般的であり、Fe³⁺がAl³⁺を上回っている限り、種の割り当てには影響しない。
ケルノワイトは、変質に敏感な水和鉱物として扱われるべきであり、表面の脱水、風化、マイクロフレクチャリング、および隣接する砒酸塩相との混合により分析結果が複雑になることがある。その光学的外観と概略的な化学組成は初期指標として有用であるが、明確な同定には定量分析と構造確認が必要である。
ケルノワイトの種類と品種
ケルノイットには公式に認識された変種は存在しない。以下の用語は、別個の変種ではなく、組成的または地質学的な関係を示すものである：
- 鉄を主成分とするケルノワイト： 鉄(Fe³⁺)が関連する構造部位においてアルミニウム(Al³⁺)を優先するリロコナイト-ケルノワイト系列の物質。
- アルミニウムを含むケルノワイト： Kernowiteは、タイプ物質分析によって示されるように、わずかなAl³⁺を含むことがある。Fe³⁺が優勢である限り、Kernowiteのままである。
- リロコナイト-ケルノワイト中間物質： Fe³⁺およびAl³⁺の含有量が変化するサンプルは、固体溶液系列内で見られる。その鉱物名は色ではなく、主な陽イオンに依存する。
- 緑色のリロコナイト： 緑色だけではKernowiteを証明しない。多くの緑色のサンプルはAl³⁺優勢であり、化学分析後にリロコナイトとして識別されるべきである。
Kernowiteはどこで見つかりますか？
確認されたタイプ固有地は、イングランドのコーンウォール州のSt Day近くのWheal Gorlandです。Wheal Gorlandは、St Day周辺で歴史的に重要な銅鉱区の一部であり、主に銅鉱石のために採掘されていました。タイプ標本は古い鉱山物質に関連しており、おそらく1800年頃に収集され、その後博物館の収蔵品に保存されました。
鉱物は、未変質の硫化鉱石ではなく、石英-赤土岩中の空洞から報告されている。その直接的な関連性には、結晶性が低い砒素相、ファーマコサイト、オリベンサイト群鉱物、および区別されていない灰色硫化鉱物材料が含まれる。この環境は、酸化された銅-砒素鉱物集合体に特徴的である。
現在、ケルノワイトは多くの確認された産地を持つ広く分布している鉱物として扱われるべきではない。その正式な定義は最近のものであり、コーンウォールや他の酸化銅鉱床からの歴史的な緑色の標本が現代の定量化および結晶学的方法で検査されていない可能性がある。鉄分を多く含むリロコンサイトとして歴史的に記述された物質は、ケルノワイトに分類される前に再分析される必要がある。
Kernowiteを識別する方法
視覚的検査は、ケルノワイトが一般的に緑色であり、酸化銅-砒素集合体で発生するため、初期の指針を提供します。しかし、視覚的な識別は信頼できません。銅砒酸塩、銅リン酸塩、水和鉄砒酸塩、および緑色のリロコナイトは同じ環境に存在し、手標本または顕微鏡下で互いに似ていることがあります。
電子マイクロプローブ分析は、関連するサイトでFe³⁺またはAl³⁺が支配的であるかどうかを決定する主要な方法です。分析では銅、鉄、アルミニウム、砒素、および他の置換可能な元素を測定する必要があります。一方、水とヒドロキシルの含有量はステキオメトリーから推定され、可能であれば分光法によって補完される必要があります。ラマン分光法は、結晶が従来のバルク法に適していない場合に、砒酸イオン、ヒドロキシルイオンおよび構造水の存在を確認するために有用です。
単結晶X線回折は、適切な結晶が分離できる場合に構造の最も直接的な確認を提供します。粉末X線回折、電子回折および電子バックスキャッターディフフラクションも識別に役立つことがあります。ただし、粒が小さく、結晶性が低く、水和されている、または他の二次相と混晶している場合、解釈は困難になることがあります。したがって、Kernowiteの信頼性のある同定には、産出状況、化学組成、ラマンデータおよび結晶学的証拠を組み合わせる必要があります。
主要な鉱物の区別が必要なのはリロコナイトです、 Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. ケルノワイトとリロコナイトは同じ全体的な構造タイプを持ち、類似した水分量と密接に関連した化学式を持っています。決定的な基準は、ケルノワイトにおけるFe³⁺の優勢性とリロコナイトにおけるAl³⁺の優勢性です。他の関連する砒酸塩、例えばファーマコシーデライトやオリベンサイト群鉱物は、結晶構造、陽イオン比、水分量、光学的性質において異なります。
Kernowiteのアプリケーションと用途
ケルノワイトには、産業用、宝石用、装飾用、または鉱石処理用の既知の応用はなく、二次鉱物として限定的な量で出現し、別途採掘されることはない。また、高い砒素含有量のために、適切な鉱物標本の注意を講じない限り、通常の取り扱いには不適である。
その使用は主に鉱物学的および分析的なものである。Kernowiteは、liroconite–kernowite系列における明確な酸化鉄端メンバーを提供し、歴史的なコーンウォールの銅-砒素酸塩標本をより正確に分類することができる。この鉱物は、特に鉄-アルミニウム置換が鉱物の安定性と色に影響を与える場所において、酸化された銅鉱床における二次砒素酸塩の形成に関する研究にも使用されることがある。