Kernowit är en hydrerad koppar–järn arsenat-mineral med den idealiska kemiska formeln Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. Det är en arsenatmineral och den ferriska järn-dominerande analog till liroconit, Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂OI liroconit–kernowit-serien ersätts Fe³⁺ för Al³⁺ på en strukturell plats utan att förändra den övergripande ramen grundläggande. Kernowit definieras där ferrisk järn är dominerande ägare av den platsen; material med aluminiumdominans förblir liroconit, även där dess färg är starkt grön.
Mineralen är känd från gamla prov som troligen samlats in vid Wheal Gorland-minen nära St Day, Cornwall, England. Den förekommer som en sekundär mineral i den oxiderade delen av en kopparhållande malmassemblé. Kernowit är vanligtvis grön, medan aluminiumdominerande liroconit är typiskt blå till blågrön. Färg kan antyda en ökad järnhalt, men kan inte fastställa mineralidentiteten eftersom många gröna prov som historiskt sett har märkts som liroconit fortfarande är aluminiumdominerande vid analys.
Historia och upptäckten av Kernowite
Kernowite godkändes som en ny mineralart av International Mineralogical Association 2020 under förslagsnummer IMA 2020-053. Den formella mineralbeskrivningen publicerades 2021. Typmaterialet är inte ett nyligen samlat prov; istället är det ett historiskt prov, troligen omförd i början av 1800-talet vid Wheal Gorland. Innan dess återexaminering hade materialet varit märkt som liroconite och hade passerat genom flera historiska mineralkollektioner, inklusive de av den Corniska samlaren Philip Rashleigh och Sir Arthur Russell.
Mineralen är uppkallad efter Cornwall, det korniska språkets namn för Cornwall. Valen speglar typlokaliteten snarare än en viss person. Kernowit identifierades efter mineralogisk undersökning visade att färgjärn, snarare än aluminium, dominerar det relevanta oktahedralt koordinerade platset i material som tidigare hade klassificerats som liroconit.
Dessas erkänslar illustrerar en sammansättningsskillnad inom en känd mineralserie. Tidigare observationer hade visat att grövre lirokonitprovex ofta innehåller mer järn än blå exempel. Dock räcker järnförstärkning ensam inte för att motivera en separat art. Kernowit är begränsat till material där Fe³⁺ överträffar Al³⁺ vid det relevanta strukturella platsen. Denna artsdefinition följer den dominerande beståndsdelens regel som används i modern mineralnamngivning.
Formation och geologisk förekomst av kernowit
Kernowit förekommer som ett sekundärt mineral i hålor inom kvartsrika gossan. Gossan är en oxiderad, väderstörd material som har utvecklats ovanför eller runt sulfidhaltig malm. I typmaterialet innehåller hålorna dåligt differentierade mikrokristallina grå sulfider och dåligt kristallina arsenikhaltiga faser, inklusive pharmacosiderit och mineral från olivenitgruppen. Denna association är konsekvent med bildandet av mineral under oxidation och förändring av ett primärt koppar-arsenik-sulfidassosiation.
Förekomsten av Kernowite kräver tillgång till koppar, ferrisk järn, arsenik, syre, hydroxylbärande fluider och vatten. Vid väderning kan oxidation av primära sulfider frigöra Cu²⁺ och Fe³⁺ till sura till lokalt neutraliserade lösningar. Arsenik kan frigöras från arsenikbärande sulfider eller arsenider och transporteras som arsenatspecier under oxidande förhållanden. Där dessa komponenter interagerar i öppna utrymmen, såsom sprickor och håligheter i gossan, kan hydrerade koppar-järn-arsenater precipitation.
Den mineraliska hyderingsstatusen visar att den bildades i en nära yta eller lågtemperatur vattensammanhang snarare än under högtemperatur magmatiska förhållanden. Dess förekomst tillsammans med pharmacosiderit och olivenitgruppen mineral visar också lokala förändringar i pH, redoxförhållanden, lösta metallkoncentrationer och vattenaktivitet. Sådana förhållanden kan variera över små avstånd inom samma oxiderade malmzon, vilket gör det möjligt för flera koppar- och järnarsenatmineral att utvecklas tillsammans.
Kristallstruktur av kernowit
Kernowit kristalliserar i det monoklina kristallsystemet. Dess struktur har bestämts genom enkelskivoröntgenoljeförskjutning i rymdgrupp I2/a, en icke-standardinställning av den konventionella rumsgroupen C2/cStrukturen är nära kopplad till den i lirokonit, vilket är konsekvent med substitutionen av Fe³⁺ för Al³⁺ snarare än en fullständig omstrukturering av mineralramen.
Strukturen består av sammanlänkade arsenattetraeder, hydroxylbärande metallkoordineringspolyedrar och vattenmolekyler. Kopparkomplexet upptar platser som påverkas av Jahn–Teller-förskjutningen som är typisk för Cu²⁺-föreningar, vilket ger utdragna koppar–syre-koordineringsmiljöer. Fersk järn upptar en oktahedralt koordinerad plats som i lirokonit främst upptas av aluminium. Ersättning av Al³⁺ med den större Fe³⁺-kationen ger mätbara strukturella skillnader, men bevarar samma grundläggande strukturtyp.
Vattenmolekyler är strukturellt viktiga i Kernowit. Den ideala formeln innehåller fyra vattenmolekyler per formelenhet, utöver fyra hydroxylgrupper. Vätebindningar mellan vattenmolekyler, hydroxylgrupper och syreatomer i arsenattetraeder bidrar till stabiliteten i den hyderade strukturen. Förlust eller förändring av strukturellt vatten kan påverka mineralet vid upphettning, dehydrering eller långvarig förändring.
Fysiska och kemiska egenskaper hos kernowit
Kernowit beskrivs vanligtvis som grön till smaragdgrön. Dess färg är kopplad till närvaron av Cu²⁺ och Fe³⁺, även om den exakta tonen beror på kornets tjocklek, kristallriktning, inlåsningar, yttillstånd och de relativa andelarna av järn och aluminium. Den kan förekomma som små kristaller eller kristallaggregat som täcker håligheter i kvarts-gossan-material. På grund av att det bekräftade materialet kommer från gamla prov och är nära växt med andra sekundära faser är många konventionella fysiska mätningar begränsade.
Den ideala formeln, Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O, innehåller koppar, ferrisk järn, arsenat, hydroxylgrupper och molekylärt vatten. Elektronmikroskopisk analys av typmaterial, kompletterad med Raman-spektroskopi, gav en empirisk sammansättning nära Cu₁.₈₈(Fe₀.₇₉Al₀.₀₉)Σ₀.₈₈(As₁.₁₂O₄)(OH)₄·3.65H₂ODetta analyser visar att typmaterialet inte är kemiskt idealiskt: det innehåller liten mängd aluminium och små avvikelser i koppar, järn, arsenik och vatteninnehåll. Sådana avvikelser är typiska för sekundära hydrerade mineral och påverkar inte artbestämningen så länge Fe³⁺ dominerar över Al³⁺.
Kernowit bör behandlas som ett hydrerat mineral som kan vara känsligt för förändring. Ytdesorption, väderning, mikrofackering och blandningar med angränsande arsenatfaser kan komplikera analyseresultaten. Dess optiska utseende och approximativa kemisk sammansättning är användbara preliminära indikatorer, men definitiv identifiering kräver kvantitativ analys och strukturell bekräftelse.
Typer och varianter av Kernowite
Kernowite har inga officiellt erkända varieteter. Följande termer beskriver sammansättnings- eller geologiska relationer snarare än separata varieteter:
- Järndominant Kernowit: Material i liroconit–kernowit-serien där Fe³⁺ är dominerande över Al³⁺ vid det relevanta strukturella platserna.
- Aluminiumhaltig Kernowit: Kernowit kan innehålla små mängder Al³⁺, som visas av typmaterialets analys. Den förblir kernowit så länge Fe³⁺ är dominerande.
- Liroconit–Kernowit mellanprodukt: Prov med varierande innehåll av Fe³⁺ och Al³⁺ förekommer inom den fasta lösningsserien. Deras mineralnamn beror på den dominerande kationen, inte på färg.
- Grön lirokonit: Grön färg ensam bevisar inte Kernowit. Många gröna prov är fortfarande dominerade av Al³⁺ och bör identifieras som liroconit efter kemisk analys.
Var finns Kernowite att finna?
Den bekräftade typlokaliteten är Wheal Gorland, nära St Day i Cornwall, England. Wheal Gorland var en del av den historiskt viktiga koparmalmområdet runt St Day och exploaterades främst för koparflöjlar. Typexemplaret är kopplat till gammal myrmaterial, troligen samlat runt 1800-talet, och bevarades senare i museikollectioner.
Mineralen rapporteras från hålor i kvarts-gossan snarare än från friska oförändrade sulfidmalm. Dess nära koppling inkluderar dåligt kristalliner arsenikfaser, pharmacosiderit, olivenitgruppen mineraler och odifferentierade gråa sulfidmaterial. Detta miljö är typiskt för en oxidiserad koppar-arsenik-mineralassemblé.
Kernowit bör inte för närvarande betraktas som en vanlig mineral med många bekräftade lokaliteter. Dess formella definition är ny, och många historiska gröna prov från Cornwall eller andra oxidiserade kopparförekomster kan inte ha analyserats med moderna kvantitativa och kristallografiska metoder. Material som tidigare beskrivits som järneftersläppte liroconite kräver omanalys innan det kan tilldelas Kernowit.
Hur man identifierar Kernowite
Visuell undersökning kan ge en initial indikation eftersom Kernowit är vanligtvis grönt och förekommer i en oxidiserad koppar-arsenik-semblage. Dock är visuell identifiering oändlig. Koppararsenater, kopparfosfater, hydrerade järnarsenater och gröna liroconite kan förekomma i samma miljö och kan likna varandra i handprov eller under mikroskopet.
Elektronmikroskopisk analys är den primära metoden för att bestämma om Fe³⁺ eller Al³⁺ dominerar den aktuella platsen. Analysen bör mäta koppar, järn, aluminium, arsenik och andra möjliga ersättningselement, medan vatten- och hydroxylinnehåll måste utledas från stökiometri och kompletteras där det är möjligt med spektroskopiska metoder. Raman-spektroskopi är användbar för att bekräfta närvaron av arsenatgrupper, hydroxylgrupper och strukturellt vatten, särskilt när kristaller är för små för konventionella bulkmetoder.
Enkristallig röntgendiffraktion ger den mest direkt bekräftelsen av strukturen där en lämplig kristall kan isoleras. Pulverröntgendiffraktion, elektron diffraktion och elektron bakrestrålningsdiffraktion kan också hjälpa vid identifiering, även om tolkning kan vara svår när kornen är små, dåligt kristallina, hydrerade eller intergetade med andra sekundära faser. En pålitlig identifiering av Kernowit bör därför kombinera förekomst, kemisk sammansättning, Raman-data och kristallografisk bevis.
Den viktigaste mineralen som kräver skilnad är liroconit, Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. Kernowit och liroconit har samma övergripande strukturell typ, liknande hydratation och närliggande kemiska formler. Den avgörande kriteriet är dominerande Fe³⁺ i kernowit jämfört med dominerande Al³⁺ i liroconit. Andra kopplade arsenater, inklusive pharmacosiderit och olivenitgruppen mineraler, skiljer sig i kristallstruktur, kationförhållanden, hydratation och optiska egenskaper.
Ansökningar och användningsområden för Kernowite
Kernowit har ingen etablerad industriell, smyckningssten, dekorativ eller malmbehandling. Den förekommer i begränsade mängder som en sekundär mineral och utvinnas inte separat. Dess höga arsenikinnehåll gör också att den inte är lämplig för vanlig hantering utan lämpliga åtgärder för mineralprover.
Dess användning är främst mineralogisk och analytisk. Kernowit ger en definierad ferrisk järn-ändpunkt för liroconit–kernowitserien och gör det möjligt att klassificera historiska Corniska koppar-arsenatprov till en större noggrannhet. Mineralet kan också användas i studier av sekundära arsenatbildning i oxidiserade kopparförekomster, särskilt där järn–aluminiumersättning påverkar minerals stabilitet och färg.