เคอร์โนไวต์

Kernowite คือแร่ธาตุที่มีน้ำหนักโมเลกุลของทองแดง-เหล็ก-แอนเซเนตที่มีน้ำ และสูตรเคมีที่สมบูรณ์แบบคือ Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. มันคือแร่สารประกอบของแอนติมอนีและเป็นตัวอย่างที่มีเหล็กในรูปแบบเฟอริกของลิโรคอนิต Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. ในชุดลิโรคอนิต-เคอร์โนไวต์ เฟอริกไอออน (Fe³⁺) แทนที่อะลูมิเนียมไอออน (Al³⁺) ที่สถานที่โครงสร้างโดยไม่เปลี่ยนแปลงกรอบโครงสร้างโดยรวม เคอร์โนไวต์ถูกกำหนดให้เป็นกรณีที่เหล็กเฟอริกเป็นผู้เข้ารหัสหลักที่ตำแหน่งนั้น; วัสดุที่มีอลูมิเนียมเป็นหลักยังคงเป็นลิโรคอนิต แม้ว่าสีของมันจะมีสีเขียวอย่างเด่นชัดก็ตาม

แร่ธาตุนี้ทราบจากตัวอย่างเก่าที่อาจถูกเก็บจากเหมือง Wheal Gorland ใกล้ St Day ประเทศคอร์นวอลล์ ประเทศอังกฤษ พบเป็นแร่ชนิดรองในส่วนที่ถูกออกซิไดส์ของชุดแร่ที่มีทองแดง เป็นหลัก เคิร์โนไวต์มักมีสีเขียว ในขณะที่ลิโรคอนิตที่มีอะลูมิเนียมเป็นหลักมักมีสีน้ำเงินถึงสีฟ้าเขียว สีสามารถบ่งชี้ถึงปริมาณเหล็กที่เพิ่มขึ้นได้ แต่ไม่สามารถระบุเอกลักษณ์ของแร่ได้ เพราะตัวอย่างสีเขียวจำนวนมากที่เคยจัดประเภทว่าเป็นลิโรคอนิตยังคงมีอะลูมิเนียมเป็นหลักเมื่อวิเคราะห์แล้ว

ประวัติและการค้นพบของ Kernowite

Kernowite ได้รับการอนุมัติให้เป็นชนิดแร่ใหม่โดยสมาคมธรณีวิทยาระหว่างประเทศในปี 2020 ภายใต้หมายเลขข้อเสนอ IMA 2020-053 การอธิบายแร่ที่เป็นทางการได้รับการเผยแพร่ในปี 2021 วัสดุแบบมาตรฐานไม่ใช่ตัวอย่างที่เก็บรวบรวมล่าสุด แต่เป็นตัวอย่างประวัติศาสตร์ที่อาจขุดขึ้นประมาณปี 1800 ที่ Wheal Gorland ก่อนการตรวจสอบซ้ำ วัสดุนี้ถูกติดฉลากว่าเป็น liroconite และผ่านการจัดเก็บในคอลเลกชันแร่หลายแห่งในประวัติศาสตร์ รวมถึงของนักสะสมชาวคอร์นิชชื่อ Philip Rashleigh และ Sir Arthur Russell

แร่ธาตุนี้ได้ชื่อตาม คอร์นวอลล์, ชื่อภาษาคอร์นิชสำหรับคอร์นวอลล์ ตัวเลือกนี้สะท้อนถึงสถานที่เกิดต้นกำเนิดมากกว่าจะเป็นบุคคลใดบุคคลหนึ่ง เคนโรไวต์ถูกระบุหลังจากการตรวจสอบทางภูมิศาสตร์พบว่าเหล็กในรูปแบบเฟอริก แทนที่จะเป็นอะลูมิเนียม โดดเด่นในตำแหน่งที่จัดเรียงแบบออคเทฮีดรัลในวัสดุที่เคยจัดอยู่ในกลุ่มลิโรคอนิต

การยอมรับนี้แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างเชิงองค์ประกอบภายในชุดแร่ธาตุที่ทราบกันดี ข้อมูลก่อนหน้าได้ระบุไว้ว่าตัวอย่างลิโรคอนิตที่มีสีเขียวมักมีเหล็กมากกว่าตัวอย่างสีฟ้า อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นของเหล็กเพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นสายพันธุ์ใหม่แยกต่างหาก Kernowite จำกัดเฉพาะวัสดุที่ Fe³⁺ สูงกว่า Al³⁺ ที่ตำแหน่งโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง นิยามสายพันธุ์นี้เป็นไปตามกฎขององค์ประกอบหลักที่ใช้ในชื่อเรียกแร่ธาตุสมัยใหม่

รูปแบบและปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาของ Kernowite

Kernowite เกิดเป็นแร่รองในถ้ำภายในกอสซานที่มีควอตซ์สูง กอสซานคือวัสดุที่ถูกออกซิได้และผุพังซึ่งพัฒนาขึ้นเหนือหรือรอบๆ แร่โลหะสัมประสิทธิ์ ในการวัสดุแบบมาตรฐาน ถ้ำจะมีแร่ซัลไฟด์สีเทาที่ไม่สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจนในระดับผลึกเล็กๆ และเฟสที่มีสารอาร์เซนิกซึ่งไม่มีโครงสร้างผลึกชัดเจน รวมถึง pharmacosiderite และแร่ของกลุ่ม olivenite การจัดเรียงนี้สอดคล้องกับการก่อตัวของแร่ในระหว่างการออกซิเดชันและการเปลี่ยนแปลงของชุดแร่ซัลไฟด์ทองแดง-อาร์เซนิกต้นกำเนิด

การก่อตัวของ Kernowite จำเป็นต้องมีสารเหล็กสาม价 ทองแดง แอมเบอร์ ออกซิเจน ของเหลวที่มีไฮดรอกซิล และน้ำ ระหว่างการผุพัง กระบวนการออกซิเดชันของซัลไฟด์หลักสามารถปล่อย Cu²⁺ และ Fe³⁺ เข้าสู่สารละลายที่เป็นกรดหรือถูกทำให้เป็นกลางในบางจุด แอมเบอร์อาจถูกปล่อยออกมาจากซัลไฟด์หรืออาร์เซไนด์ที่มีแอมเบอร์และถูกขนส่งในรูปแบบของอนุภาคอาร์เซเนตภายใต้สภาพที่มีออกซิเจน ที่ซึ่งองค์ประกอบเหล่านี้มีปฏิกิริยาระหว่างพื้นที่เปิด เช่น รอยรั่วและโพรงใน gossan สารประกอบทองแดง-เหล็ก-แอมเบอร์ที่มีน้ำสามารถตกตะกอนได้

สถานะการจับน้ำของแร่ธาตุบ่งชี้ถึงการก่อตัวในสิ่งแวดล้อมที่มีน้ำอุณหภูมิต่ำหรือใกล้ผิวโลก แทนที่จะเป็นสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงจากแมกมา ความปรากฏของมันร่วมกับแร่เฟอร์มาโคไซเดริตและแร่กลุ่มโอลิเวนิตยังสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงท้องถิ่นในค่า pH ภาวะออกซิเดชัน-รีดักชัน ความเข้มข้นของโลหะที่ละลาย และกิจกรรมของน้ำ สถานการณ์เช่นนี้อาจเปลี่ยนแปลงได้ภายในระยะทางเล็กๆ ภายในเขตเหมืองที่ถูกออกซิเดชันเดียวกัน ทำให้แร่ทองแดงและเหล็กอาร์เซเนตหลายชนิดสามารถพัฒนาพร้อมกันได้

โครงสร้างผลึกของ Kernowite

Kernowite ตกผลึกในระบบผลึกโมโนคลินิก โครงสร้างของมันถูกกำหนดโดยการระยิบของรังสีเอกซ์แบบเดี่ยวของผลึกในกลุ่มพื้นที่ I2/a, การตั้งค่าที่ไม่ใช่มาตรฐานของกลุ่มพื้นที่แบบดั้งเดิม C2/cโครงสร้างมีความเกี่ยวข้องใกล้ชิดกับลิโรคอนิต ซึ่งสอดคล้องกับการแทนที่ของ Fe³⁺ ด้วย Al³⁺ มากกว่าการปรับโครงสร้างกราฟิต์ของแร่ธาตุอย่างสมบูรณ์

โครงสร้างประกอบด้วยเทトラเฮดรอนของอาร์เซเนตที่เชื่อมโยงกัน โพลีเฮดรอนของโลหะที่มีกลุ่มไฮดรอกซิล และโมเลกุลน้ำ ทองแดงอยู่ในตำแหน่งที่ได้รับผลกระทบจากความเบี่ยงเบนของ Jahn–Teller ซึ่งเป็นคุณสมบัติของสารประกอบ Cu²⁺ ทำให้เกิดสภาพการจัดเรียงแบบพันธะทองแดง-ออกซิเจนที่ยืดยาว เหล็กสามตัวอิเล็กตรอนอยู่ในตำแหน่งที่มีการจัดเรียงแบบออคตาฮีดรอลที่โดยทั่วไปจะถูกเติมโดยอะลูมิเนียมในลิโรคอนิต กระบวนการแทนที่ Al³⁺ ด้วยไอออน Fe³⁺ ที่มีขนาดใหญ่กว่าทำให้เกิดความแตกต่างของโครงสร้างที่วัดได้ แต่ยังคงรูปแบบโครงสร้างพื้นฐานเดียวกันไว้อยู่

โมเลกุลของน้ำมีความสำคัญทางโครงสร้างใน Kernowite สูตรที่เหมาะสมมีน้ำสี่โมเลกุลต่อหน่วยสูตร รวมถึงกลุ่มไฮดรอกซิลสี่กลุ่ม แรงพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำ กลุ่มไฮดรอกซิล และอะตอมออกซิเจนของเทトラฮีดร้าของอาร์เซเนตช่วยเพิ่มความเสถียรของโครงสร้างที่มีน้ำ ความเสียหายหรือการเปลี่ยนแปลงของน้ำในโครงสร้างอาจส่งผลต่อแร่เมื่อได้รับความร้อน การสูญเสียน้ำ หรือการเปลี่ยนแปลงเป็นเวลานาน

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของ Kernowite

Kernowite มักถูกอธิบายว่ามีสีเขียวถึงเขียวมรกต สีของมันเกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของ Cu²⁺ และ Fe³⁺ แม้ว่าโทนสีที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับความหนาของเม็ดผลึก ทิศทางของผลึก สารเจือปน สถานะของพื้นผิว และสัดส่วนของเหล็กและอะลูมิเนียม มันอาจปรากฏเป็นผลึกขนาดเล็กหรือกลุ่มผลึกที่อยู่ตามช่องว่างในวัสดุควอตซ์-กอสเซน ด้วยเหตุผลที่วัสดุที่ยืนยันมาจากรูปแบบเก่าและมีการเจริญเติบโตร่วมกับเฟสรองอื่นๆ จึงทำให้การวัดทางกายภาพแบบดั้งเดิมจำกัดมาก

สูตรที่สมบูรณ์แบบ, Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O, ประกอบด้วยทองแดง เหล็กสาม价 สารประกอบของแอนไฮไดต์ กลุ่มไฮดรอกซิล และน้ำโมเลกุล การวิเคราะห์ด้วยไมโครสโคปอิเล็กตรอน พร้อมด้วยการสเปกโทรสโกปีเรมัน ให้องค์ประกอบตามความเป็นจริงใกล้เคียงกับ Cu₁.₈₈(Fe₀.₇₉Al₀.₀₉)Σ₀.₈₈(As₁.₁₂O₄)(OH)₄·3.65H₂O. การวิเคราะห์นี้แสดงให้เห็นว่าวัสดุประเภทไม่ได้เป็นไปตามมาตรฐานทางเคมี: มีอลูมิเนียมเล็กน้อย และมีการเบี่ยงเบนเล็กน้อยในปริมาณทองแดง เหล็ก แอนติโมนี และน้ำ ความคลาดเคลื่อนเหล่านี้เป็นลักษณะทั่วไปของแร่ธาตุไฮเดรตที่สอง และไม่ส่งผลต่อการจัดประเภทสายพันธุ์เมื่อ Fe³⁺ ยังคงมีมากกว่า Al³⁺

Kernowite ควรพิจารณาว่าเป็นแร่ที่มีน้ำในโครงสร้างและอาจมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลง กระบวนการแห้งผิว ลมหายใจ รอยร้าวเล็กๆ และการผสมกับเฟสแวนเรตใกล้เคียงสามารถทำให้ผลการวิเคราะห์ซับซ้อน การปรากฏทางแสงและการประกอบเคมีโดยประมาณเป็นข้อมูลเบื้องต้นที่มีประโยชน์ แต่การระบุอย่างแน่ชัดจำเป็นต้องใช้การวิเคราะห์เชิงปริมาณและยืนยันโครงสร้าง

ประเภทและชนิดของ Kernowite

Kernowite ไม่มีสายพันธุ์ที่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการ คำศัพท์ต่อไปนี้อธิบายความสัมพันธ์เชิงองค์ประกอบหรือทางธรณีวิทยา มากกว่าจะเป็นสายพันธุ์แยกต่างหาก:

• เคิร์โนไวต์ที่มีธาตุเหล็กเป็นหลัก: วัสดุในอนุกรมลิโรคอนิต–เคิร์โนไวต์ที่ Fe³⁺ เป็นหลักเหนือ Al³⁺ ที่ตำแหน่งโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง
• อลูมิเนียมที่มีอยู่ใน Kernowite: Kernowite อาจมี Al³⁺ จำนวนน้อย ตามที่แสดงโดยการวิเคราะห์วัตถุตัวอย่างประเภท ยังคงเป็น Kernowite ต่อไปตราบใดที่ Fe³⁺ ยังคงเป็นหลัก
• วัสดุกลางลิโรคอนิต-เคอร์โนไวต์: ตัวอย่างที่มีปริมาณ Fe³⁺ และ Al³⁺ ต่างกันจะพบภายในช่วงการละลายของแข็ง ชื่อของแร่ขึ้นอยู่กับไอออนหลัก ไม่ใช่สี
• ใบไม้สีเขียวลิโรคอนิต: สีเขียวเพียงอย่างเดียวไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็น Kernowite ตัวอย่างสีเขียวหลายตัวยังคงมี Al³⁺ เป็นหลัก และควรระบุว่าเป็น liroconite หลังจากการวิเคราะห์ทางเคมี

Kernowite พบได้ที่ใด

พื้นที่ต้นกำเนิดที่ยืนยันคือ Wheal Gorland ใกล้ St Day ในคอร์นวอลล์ ประเทศอังกฤษ เวอาล โกลแลนด์เป็นส่วนหนึ่งของเขตเหมืองถ่านหินที่มีความสำคัญทางประวัติศาสตร์รอบๆ St Day และถูกขุดเจาะเพื่อหาแร่ทองแดงเป็นหลัก ตัวอย่างชนิดเชื่อมโยงกับวัสดุในเหมืองเก่า อาจถูกเก็บรวบรวมประมาณปี 1800 และถูกเก็บรักษาไว้ในชุดจัดแสดงของพิพิธภัณฑ์ในภายหลัง

แร่ชนิดนี้มีรายงานว่าพบในถ้ำในควอตซ์-กอสซัน แทนที่จะเป็นแร่ซัลไฟด์ที่ไม่เปลี่ยนแปลงใหม่ ความเกี่ยวข้องโดยตรงของมันรวมถึงเฟสแองเซนิกที่ผลึกไม่ดี ฟาร์มาโคไซเดอไรต์ แร่กลุ่มโอลิเวนิต และวัสดุซัลไฟด์สีเทาที่ยังไม่แยกแยะได้ ลักษณะนี้เป็นลักษณะเฉพาะของชุดแร่ทองแดง-แองเซนิกที่ถูกออกซิเดชัน

Kernowite ควรยังไม่ถูกพิจารณาว่าเป็นแร่ที่พบได้ทั่วไปมีสถานที่ค้นพบจำนวนมาก นิยามทางการของมันเพิ่งจะถูกกำหนดขึ้น และตัวอย่างสีเขียวในอดีตจากคอร์นวอลล์หรือแหล่งตะกั่วออกซิไดซ์อื่นๆ อาจยังไม่ได้รับการตรวจสอบด้วยวิธีการเชิงปริมาณและผลึกวิทยาแบบสมัยใหม่ วัสดุที่อธิบายไว้ในอดีตว่าเป็นลิโรคอนิตที่มีเหล็กสูงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบใหม่ก่อนที่จะสามารถจัดประเภทเป็น Kernowite ได้

วิธีการระบุ Kernowite

การตรวจสอบด้วยตาอาจให้ข้อมูลเบื้องต้นได้ เพราะ Kernowite มักมีสีเขียวและพบในชุดแร่ทองแดง-แอนทิโมนที่ถูกออกซิเดชัน อย่างไรก็ตาม การระบุด้วยตาไม่น่าเชื่อถือ แร่ทองแดงแอนทิโมนิก แร่ทองแดงฟอสเฟต แร่เหล็กไฮเดรตแอนทิโมนิก และลิโรคอนิตที่มีสีเขียวสามารถพบในบริเวณเดียวกันและอาจคล้ายกันในตัวอย่างหินหรือภายใต้กล้องจุลทรรศน์

การวิเคราะห์ด้วยไมโครโพรเบออิเล็กตรอนเป็นวิธีหลักในการกำหนดว่า Fe³⁺ หรือ Al³⁺ เป็นตัวแทนที่สำคัญในตำแหน่งที่เกี่ยวข้อง การวิเคราะห์ควรวัดปริมาณทองแดง เหล็ก อะลูมิเนียม แersonic และธาตุอื่น ๆ ที่อาจแทนที่กันได้ ในขณะที่ปริมาณน้ำและกลุ่มไฮดรอกซิลจำเป็นต้องได้รับจากสูตรเคมีและเสริมเพิ่มเติมเมื่อเป็นไปได้ด้วยวิธีสเปกโทรสโกปี วิธีสเปกโทรสโกปีเรมันมีประโยชน์ในการยืนยันการมีอยู่ของกลุ่มอาร์เซเนต กลุ่มไฮดรอกซิล และน้ำในโครงสร้าง โดยเฉพาะเมื่อผลึกมีขนาดเล็กเกินไปสำหรับวิธีแบบดั้งเดิม

การถ่ายภาพรังสีเอกซ์แบบผลึกเดียวให้การยืนยันโครงสร้างที่ตรงที่สุด ซึ่งมีผลึกที่เหมาะสมสามารถแยกได้ วิธีการถ่ายภาพรังสีเอกซ์แบบผง การถ่ายภาพรังสีเอกซ์ด้วยอิเล็กตรอน และการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ด้วยการกระเจิงของอิเล็กตรอนอาจช่วยในการระบุได้เช่นกัน แต่การตีความอาจเป็นเรื่องยากเมื่อผลึกมีขนาดเล็ก ไม่แข็งแกร่ง ชื้นหรือเกี่ยวข้องกับเฟสรองอื่นๆ ดังนั้น การระบุ Kernowite ที่น่าเชื่อถือจึงควรรวมถึงการปรากฏตัว องค์ประกอบทางเคมี ข้อมูล Raman และหลักฐานทางโครงสร้างผลึก

แร่ธาตุหลักที่ต้องแยกแยะคือลิโรคอนิต Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. Kernowite และ liroconite มีประเภทโครงสร้างโดยรวมเหมือนกัน ความชื้นใกล้เคียงกัน และสูตรเคมีที่เกี่ยวข้องใกล้เคียงกัน หลักเกณฑ์ที่สำคัญคือการมี Fe³⁺ เป็นหลักใน Kernowite เทียบกับ Al³⁺ เป็นหลักใน liroconite แร่สารประกอบแอกซิเนตอื่น ๆ รวมถึง pharmacosiderite และแร่กลุ่ม olivenite แตกต่างกันในโครงสร้างผลึก อัตราส่วนของไออน ความชื้น และคุณสมบัติทางแสง

การใช้งานและแอปพลิเคชันของ Kernowite

Kernowite ไม่มีการใช้งานอุตสาหกรรม หินมีค่า วัสดุตกแต่ง หรือการประมวลผลแร่ที่ได้รับการยอมรับ มันพบในปริมาณจำกัดเป็นแร่รองและไม่ได้ถูกขุดแยกออกมา ความเข้มข้นของแอกซีนที่สูงยังทำให้มันไม่เหมาะสมสำหรับการจัดการทั่วไปโดยไม่มีการป้องกันเฉพาะสำหรับตัวอย่างแร่

การใช้งานมีความสำคัญในด้านแร่ศาสตร์และวิเคราะห์ เคอร์โนไวต์ให้ค่าสุดท้ายของเหล็กเฟอริกสำหรับชุดลิโรคอนิต–เคอร์โนไวต์ และช่วยให้สามารถจัดประเภทตัวอย่างทองแดง-อาร์เซเนตแบบโบราณจากคอร์นวอลล์ได้อย่างแม่นยำมากขึ้น แร่ชนิดนี้อาจถูกใช้ในงานศึกษาเกี่ยวกับการก่อตัวของอาร์เซเนตที่สองในแหล่งทองแดงที่ถูกออกซิเดชัน โดยเฉพาะในกรณีที่การแทนที่ระหว่างเหล็ก-อะลูมิเนียมส่งผลต่อความเสถียรและความเข้มข้นของสีของแร่