Kernowit er ein hydraert kopar-jern-arsenat-mineral med den ideelle kjemiske formelen Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. Det er en arsenatmineral og den jern(III)-dominerende analogen til liroconitt, Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂OI liroconitt–kernowitt-serien erstatter Fe³⁺ Al³⁺ på et strukturelt sted uten å endre grunnleggende rammeverk. Kernowitt er definert der ferrisk jern er dominerende i dette stedet; materiale med aluminiumsdominans forblir liroconitt, selv om fargen er sterkt grønn.
Mineralet er kjent fra gamle prøver som sannsynligvis ble samlet på Wheal Gorland-gruva ved St Day, Cornwall, England. Det forekommer som et sekundært mineral i den oksyderte delen av en kobberholdig bergartssammensetning. Kernowitt er vanligvis grønt, mens aluminiumdominerende lirokonitt er typisk blå til blågrønt. Fargen kan antyde økt jerninnhold, men kan ikke fastslå mineralidentiteten, fordi mange grønne prøver som historisk har vært merket som lirokonitt viser seg å være aluminiumdominerende ved analyse.
Historie og oppdagelsen av Kernowit
Kernowit ble godkjent som en ny mineralart av International Mineralogical Association i 2020 under foreslåingsnummer IMA 2020-053. Den formelle mineralbeskrivelsen ble publisert i 2021. Typeprøven er ikke en nylig samlet prøve; isteden er det en historisk prøve som sannsynligvis ble mined rundt 1800 ved Wheal Gorland. Før dens gjennomgående gjenoppdagelse hadde prøven vært merket som liroconite og hadde gått gjennom flere historiske mineralsamlinger, inkludert de av den Cornish-samleren Philip Rashleigh og Sir Arthur Russell.
Mineralet ble oppkalt etter Kernow, det korniske språket namn for Cornwall. Valget speiler typelokaliteten snarere enn ein spesifikk person. Kernowit vart identifisert etter mineralogisk undersøking viste at fersk jern, snarare enn aluminium, dominerer den relevante oktahedralt koordinerte plassen i material som hadde vore gruppert med lirokonitt.
Denne erkjennelsen viser en sammensatt forskjell innen en kjent mineralserie. Tidligere observasjoner hadde vist at grønnere lirokonittprøver ofte inneholder mer jern enn blå eksempler. Likevel, jernforbedring alene gir ikke grunnlag for en egen art. Kernowitt er begrenset til materialer der Fe³⁺ overgår Al³⁺ på det relevante strukturelle stedet. Denne artsdefinisjonen følger regelen om dominerende bestanddel som brukes i moderne mineralnavnsetting.
Oppstand og geologisk forekomst av kernowitt
Kernowite forekommer som et sekundært mineral i huller innenfor kvartsrike gossan. Gossan er en oksyderende, veiled material utviklet over eller rundt sulfidholdig gru. I type materialet inneholder hullene dårlig differensierte mikrokristalline grå sulfider og dårlig kristalline arsensholdige faser, inkludert pharmacosideritt og mineraler fra olivenittgruppen. Denne sammenhengen er konsistent med mineralformasjon under oksidasjon og alterasjon av et primært kopar-arsen-sulfid-forening.
Dannelsen av Kernowite krever tilgjengelighet av kobber, ferrisk jern, arseen, oksygen, hydroksylholdige væsker og vann. Under veiing, oksidasjon av primære sulfider kan frigjøre Cu²⁺ og Fe³⁺ i sure til lokalt nøytraliserte løsninger. Arseen kan frigjøres fra arseenholdige sulfider eller arsenider og transporteres som arseatspesier under oksiderende betingelser. Der disse komponentene interagerer i åpne rom, slik som språr og huler i gossan, kan hydret kobber-jern-arsenater precipitere.
Den hydatiseringsstatusen til mineralet tyder på dannelse i et næroverflaten- eller lavtemperatur vannmiljø snarere enn under høytemperatur magmatiske forhold. Forekomsten sammen med farmakosideritt og olivenittgruppen-mineraler reflekterer også lokale endringer i pH, redoksforhold, opløste metallkonsentrasjoner og vannaktivitet. Slike forhold kan variere over små avstander innen samme oksyderingsområde, noe som tillater flere koppar- og jernarsenatmineraler å utvikle seg sammen.
Kristallstruktur til Kernowite
Kernowitt kristalliserer seg i det monokline krystallsystemet. Strukturen ble bestemt ved enkeltkrystall Røntgenstrålediffrasjon i romgruppe I2/a, en ikke-standard innstilling av den konvensjonelle romgruppen C2/cStrukturen er tett knyttet til den i liroconitt, i samsvar med substitusjonen av Fe³⁺ for Al³⁺ snarere enn en fullstendig ombygging av mineralrammen.
Strukturen består av koblet arsenat-tetraeder, hydroksylbærende metallkoordineringspolyedre og vannmolekyler. Kopper opptar plasser som påvirkes av Jahn–Teller-forstyrrelsen som er typisk for Cu²⁺-forbindelser, noe som gir utvidede koppar–oksygen-koordineringsmiljøer. Fersk jern opptar en oktaedrisk koordinert plass som primært blir opptatt av aluminium i lirokonitt. Erstattelsen av Al³⁺ med den større Fe³⁺-kationen gir målbare strukturelle forskjeller samtidig som den samme grunnleggende strukturen beholdes.
Vannmolekyler er strukturelt viktige i Kernowit. Den ideelle formelen inneholder fire vannmolekyler per formelenhet, tillegg av fire hydroksylgrupper. Hydrogenbinding mellom vannmolekyler, hydroksylgrupper og oksygenatomer i arsenattetraeder bidrar til stabiliteten i den hydraerte strukturen. Tap eller modifisering av strukturell vann kan påvirke mineralen under oppvarming, dehydrering eller lengre forandringer.
Fysiske og kjemiske egenskaper ved Kernowit
Kernowit blir vanligvis beskrevet som grønn til smaragdgrønn. Fargen er knyttet til tilstedeværelsen av Cu²⁺ og Fe³⁺, selv om den nøyaktige fargen avhenger av kornstørrelse, krystallretning, inklusjoner, overflateforhold og relative proporsjoner av jern og aluminium. Det kan forekomme som små kristaller eller kristallaggregeringer som dekker huler i kvarts-gossan-material. På grunn av at det bekreftede materialet kommer fra gamle prøver og er tett sammenvevet med andre sekundære faser, er mange konvensjonelle fysiske målinger begrenset.
Den ideale formelen, Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O, inneholder kobber, ferrisk jern, arsenat, hydroksylgrupper og molekylært vann. Elektronmikrosondeanalyse av type materiale, suppleres med Raman-spektroskopi, ga en empirisk sammensetning nærliggende Cu₁.₈₈(Fe₀.₇₉Al₀.₀₉)Σ₀.₈₈(As₁.₁₂O₄)(OH)₄·3.65H₂O. Denne analysen viser at typematerialet ikke er kjemisk ideelt: det inneholder små mengder aluminium og små avvik i kobber, jern, arsén og vanninnhold. Slike avvik er typiske for sekundære hyderte mineraler og endrer ikke artstildelingen når Fe³⁺ dominerer over Al³⁺.
Kernowitt bør behandles som en hydret mineral som kan være følsom for endring. Overflateavfuktning, værforhold, mikrobrudd og blanding med naboarsenatfaser kan gjøre analyseresultatene mer komplekse. Dets optiske utseende og omtrentlig kjemi er nyttige foreløpige indikatorer, men definitiv identifisering krever kvantitativ analyse og strukturell bekreftelse.
Typer og varianter av Kernowite
Kernowite har ingen offisielt erkjente varianter. Følgende begrep beskriver sammensetnings- eller geologiske relasjoner snarere enn separate varianter:
- Jerndominert Kernowitt: Material i liroconitt–kernowitt-serien der Fe³⁺ er dominerende over Al³⁺ på det relevante strukturelle stedet.
- Aluminiumholdig Kernowitt: Kernowite kan inneholde små mengder Al³⁺, som vist av type-materialanalyse. Den forblir Kernowite så lenge Fe³⁺ dominerer.
- Liroconite–Kernowite mellomstoffer: Prøver med variabel Fe³⁺ og Al³⁺ innhold finnes innenfor den faste løsningsserien. Navnet på mineralet avhenger av det dominerende kationet, ikke fargen.
- Grøn lirokonitt: Grønn farge alene beviser ikke Kernowit. Mange grønne prøver er fortsatt dominerende med Al³⁺ og bør identifiseres som liroconit etter kjemisk analyse.
Der finnes Kernowite?
Den bekreftede typelokaliteten er Wheal Gorland, nær St Day i Cornwall, England. Wheal Gorland var en del av det historisk viktige koparminingområdet rundt St Day og ble hovedsakelig utvunnet for koparforekomster. Typeeksemplaret er forbundet med gammelt mine materiale, sannsynligvis samlet rundt 1800, og ble senere bevart i museumsamlinger.
Mineralet er rapportert fra huler i kvartsgossan snarere enn fra friskt upåvirket sulfidmalmer. Dets umiddelbare sammenheng inkluderer dårlig kristalliserte arsensfaser, pharmacosideritt, olivenittgruppet mineraler og uadskilte grå sulfidmaterialer. Denne situasjonen er typisk for en oksydert kobber-arsenmineralassemblasje.
Kernowite bør ikke oppfattes som en vanlig mineral med mange bekreftede lokaliteter i dag. Dens formelle definisjon er ny, og mange historiske grønne prøver fra Cornwall eller andre oksiderte kobberforekomster kan ikke ha blitt undersøkt med moderne kvantitative og krystallografiske metoder. Materiale som tidligere er beskrevet som jernrik liroconite må reanalyseres før det kan tilskilles Kernowite.
Korntal i å identifisere Kernowite
Visuell undersøkelse kan gi en første indikasjon fordi Kernowite er vanligvis grønt og forekommer i en oksydert kobber-arsenikkombinasjon. Imidlertid er visuell identifisering usikker. Kobberarsenater, kobberfosfater, hydret jernarsenater og grønt liroconitt kan forekomme i samme miljø og kan ligne på hverandre i håndprøve eller under mikroskop.
Elektronmikrosondeanalyse er den primære metoden for å bestemme om Fe³⁺ eller Al³⁺ dominerer det relevante stedet. Analyse skal måle kobber, jern, aluminium, arseen og andre mulige substituerende elementer, mens vann- og hydroksylinnhold må avledes fra stoikometri og suppleres der det er mulig med spektroskopiske metoder. Raman-spektroskopi er nyttig for å bekrefte tilstedeværelsen av arsenatgrupper, hydroksylgrupper og strukturelt vann, spesielt når krystaller er for små til tradisjonelle bulkmetoder.
Enkristallisk røntgenstrålediffrasjon gir den mest direkte bekreftelsen av strukturen der en passende krystall kan isoleres. Pulverrøntgenstrålediffrasjon, elektrondiffrasjon og elektronbakkjøring diffrasjon kan også hjelpe med identifisering, selv om tolkning kan være vanskelig når korn er små, dårlig kristallisert, hydret eller intergrodd med andre sekundære faser. En pålitelig identifisering av Kernowite bør derfor kombinere forekomst, kjemisk sammensetning, Raman-data og kristallografisk bevis.
Den viktigste mineralen som krever forskjell er liroconite, Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. Kernowitt og liroconitt har samme overall strukturell type, lik hydrering og tett relaterte kjemiske formler. Den avgjørende kriteriet er Fe³⁺ dominans i kernowitt versus Al³⁺ dominans i liroconitt. Andre assosiert arsener, inkludert pharmacosideritt og olivenitt-gruppe mineraler, skiller seg i krystallstruktur, kationforhold, hydrering og optiske egenskaper.
Bruk og anvendelser av Kernowite
Kernowit har ingen etablert industriell, gemboks, dekorativ eller malmbehandlingsbruk. Det forekommer i begrensede mengder som et sekundært mineral og blir ikke boret separat. Den høye arsenikinnholdet gjør det også upassende for vanlig håndtering uten passende tiltak for mineralprøver.
Bruken er primært mineralogisk og analytisk. Kernowitt gir et definert ferrisk jern-endemedlem for liroconitt–kernowitt-serien og gjør det mulig å klassifisere historiske Corniske koppar-arsenatprøver mer presist. Mineralet kan også brukes i studier av sekundær arsenatdanning i oksyderede kopparforekomster, spesielt der jern–aluminiumsstitusjon påvirker mineralstabilitet og farge.