kernowite

康沃尔语

Kernowite是一种水合铜-铁砷酸盐矿物,其理想化学式为 Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. 它是一种砷酸盐矿物,是富含三价铁的利罗康石的类似物, Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. 在liroconite–kernowite系列中,Fe³⁺在结构位点上取代Al³⁺而不根本改变整体框架。当该位点的主要占据者是三价铁时,定义为kernowite;即使其颜色呈强烈绿色,铝占主导地位的物质仍为liroconite。

康沃尔语
康沃尔语

该矿物来自旧标本,可能是在英格兰康沃尔郡圣戴附近的小矿场Wheal Gorland采集的。它作为次生矿物出现在含铜矿石组合的氧化带中。Kernowite通常呈绿色,而以铝为主的liroconite通常呈蓝色至蓝绿色。颜色可以表明铁含量增加,但不能确定矿物身份,因为许多历史上被标记为liroconite的绿色标本在分析时仍以铝为主。

历史与发现 Kernowite

Kernowite于2020年通过国际矿物学协会的批准,作为新矿物物种,提案编号为IMA 2020-053。其正式的矿物描述于2021年发表。该类型材料不是最近采集的标本;而是一个历史标本,可能是在1800年左右在Wheal Gorland开采的。在重新审查之前,该材料被标记为liroconite,并经过了多个历史矿物收藏,包括康沃尔收藏家Philip Rashleigh和Arthur Russell爵士的收藏。

这种矿物是以 康沃尔,康沃尔语中康沃尔的名称。这一名称的选择反映了类型产地,而不是特定的个人。在矿物学检查显示,铁离子而非铝离子主导了之前被归类为利罗康石的材料中相关的八面体配位位点后,才确认了Kernowite。

其被认可表明在已知的矿物系列中存在一种构成性区别。早期的观察已经确定,绿色的利罗康石标本通常比蓝色的含有更多的铁。然而,仅铁的富集不足以说明其为一个独立的物种。 Kernowite 仅限于在相关结构位置 Fe³⁺ 超过 Al³⁺ 的物质中。这个物种的定义遵循现代矿物命名中的主要成分规则。

Kernowite的形成和地质产状

Kernowite作为一种次生矿物,出现在富含石英的氧化矿石(gossan)内的空洞中。矿石是氧化和风化的物质,形成于含硫化物的矿体上方或周围。在标准物质中,这些空洞含有未分化的微晶灰色硫化物和未结晶的含砷相,包括药铁矿和橄榄石族矿物。这种组合与原生铜-砷硫化物集合体在氧化和蚀变过程中形成的矿物一致。

Kernowite的形成需要铜、三价铁、砷、氧、含羟基的流体和水的可用性。在风化过程中,原生硫化物的氧化可以将Cu²⁺和Fe³⁺释放到酸性至局部中和的溶液中。在氧化条件下,砷可能从含砷硫化物或砷化物中释放,并以砷酸盐物种形式迁移。当这些成分在开放空间(如盖层中的裂隙和空洞)中相互作用时,可沉淀出水合铜-铁砷酸盐。

矿物的水合状态表明其形成于近地表或低温水环境,而非高温岩浆条件。它与药用赤铁矿和橄榄石族矿物的出现也反映了局部pH值、氧化还原条件、溶解金属浓度和水活性的变化。这些条件可能在同一个氧化矿石带内小范围内发生变化,从而使多种铜和铁砷酸盐矿物共同形成。

Kernowite的晶体结构

Kernowite crystallizes in the monoclinic crystal system. Its structure was determined by single-crystal X-ray diffraction in space group I2/a,常规空间群的非标准设置 C2/c结构与liroconite密切相关,这与Fe³⁺取代Al³⁺而非完全重建矿物框架是一致的。

kernowite
kernowite

结构由连接的砷酸四面体、含羟基的金属配位多面体和水分子组成。铜占据受Jahn-Teller畸变影响的位点,这种畸变是Cu²⁺化合物的特征,导致铜-氧配位环境延长。三价铁占据主要由铝在利罗矿中占据的八面体配位位点。Al³⁺被更大的Fe³⁺阳离子取代,产生了可测量的结构差异,同时保留了相同的的基本结构类型。

水分子在Kernowite中具有结构上的重要性。理想化学式中每个化学式单位含有四个水分子,此外还有四个羟基。水分子、羟基与砷酸四面体中的氧原子之间的氢键有助于水合结构的稳定性。结构水的丧失或改变可能会影响矿物在加热、脱水或长期蚀变过程中的性质。

Kernowite的物理和化學性質

Kernowite通常被描述为绿色到翠绿色。其颜色与Cu²⁺和Fe³⁺的存在有关,尽管确切的色调取决于晶粒厚度、晶体取向、包裹体、表面状况以及铁和铝的相对比例。它可能以小晶体或晶体聚集体的形式出现在石英-赤铁矿材料的空洞中。由于确认的材料来自旧标本,并且与其他次生相紧密共生,许多传统的物理测量受到限制。

理想的公式, Cu₂Fe(AsO₄)(OH)₄·4H₂O,含有铜、三价铁、砷酸盐、羟基和分子水。经电子显微镜探针分析,并辅以拉曼光谱分析,得到的实验式接近于 Cu₁.₈₈(Fe₀.₇₉Al₀.₀₉)Σ₀.₈₈(As₁.₁₂O₄)(OH)₄·3.65H₂O此分析表明,模式材料在化学上并非理想:它含有少量的铝,并且铜、铁、砷和水分含量有小的偏差。这些偏差是次生水合矿物的典型特征,当Fe³⁺仍占主导地位时,不会改变物种的鉴定。

Kernowite应被视为一种可能对改变敏感的含水矿物。表面脱水、风化、微裂纹以及与相邻砷酸盐相的混合可能会使分析结果复杂化。其光学外观和近似化学成分是有用的初步指示,但确切的鉴定需要定量分析和结构确认。

类型和种类的Kernowite

Kernowite没有被正式认可的变种。以下术语描述的是成分或地质关系,而不是单独的变种:

  • 铁主导的康诺威特: 系列中在相关结构部位Fe³⁺占优势的liroconite–kernowite材料。
  • 含铝的康诺伊特: Kernowite可能含有少量Al³⁺,如类型材料分析所示。只要Fe³⁺仍然占主导地位,它仍然是Kernowite。
  • 利罗科尼特-科尔诺维特中间物质: 含有不同Fe³⁺和Al³⁺含量的样品出现在固溶系列中。它们的矿物名称取决于主要阳离子,而不是颜色。
  • 绿色锂云母: 单独的绿色并不能证明是Kernowite。许多绿色样本仍以Al³⁺为主,在化学分析后应被鉴定为liroconite。

Kernowite はどこで見つかりますか?

kernowite
kernowite

确认的模式产地是Wheal Gorland,位于英格兰康沃尔郡的St Day附近。Wheal Gorland是围绕St Day的历史重要铜矿地区的一部分,主要开采铜矿石。模式标本与旧矿材料有关,可能是在1800年左右采集的,并后来保存在博物馆收藏中。

该矿物报告来源于石英-赤铁矿中的空洞,而不是来自新鲜未蚀变的硫化物矿石。其直接相关矿物包括结晶较差的砷相、药铁矿、橄榄石族矿物和未分化的灰色硫化物物质。这种环境是氧化铜-砷矿物组合的特征。

Kernowite目前不应被视作一种广泛分布的矿物,拥有许多确认的产地。其正式定义是近期的,许多来自康沃尔或其他氧化铜矿床的历史绿色标本可能未使用现代定量和晶体学方法进行过分析。历史上描述为富含铁的利罗康石的材料,在被归类为Kernowite之前需要重新分析。

如何识别康沃尔人

肉眼观察可以提供初步指示,因为Kernowite通常是绿色的,并且出现在氧化铜-砷组合中。然而,肉眼识别是不可靠的。铜砷酸盐、铜磷酸盐、水合铁砷酸盐和绿色Liroconite可能出现在同一环境中,并且在手标本或显微镜下可能彼此相似。

电子显微探针分析是确定Fe³⁺或Al³⁺在相关位点占主导地位的主要方法。该分析应测量铜、铁、铝、砷和其他可能的替代元素,同时必须通过化学计量学推断水和羟基含量,并尽可能通过光谱方法进行补充。拉曼光谱对于确认砷酸盐基团、羟基和结构水的存在很有用,尤其是在晶体太小而无法使用传统批量方法时。

单晶X射线衍射提供了最直接的结构确认,当可以分离出合适的晶体时。粉末X射线衍射、电子衍射和电子背散射衍射也可能有助于鉴定,尽管当晶粒小、结晶差、含水或与其他次生相共生时,解释可能会很困难。因此,对Kernowite的可靠鉴定应结合产出情况、化学成分、拉曼数据和晶体学证据。

需要区分的主要矿物是利罗康ite, Cu₂Al(AsO₄)(OH)₄·4H₂O. Kernowite和liroconite具有相同的总体结构类型,相似的水合程度和密切相关的化学式。决定性标准是Kernowite中Fe³⁺占主导地位,而liroconite中Al³⁺占主导地位。其他相关的砷酸盐,包括pharmacosiderite和olivenite族矿物,在晶体结构、阳离子比例、水合程度和光学性质上有所不同。

Kernowite的应用和用途

Kernowite没有已建立的工业、宝石、装饰或矿石加工应用。它以次生矿物形式少量出现,不单独开采。其高砷含量也使其不适合在没有适当矿物标本防护措施的情况下进行普通处理。

其用途主要为矿物学和分析用途。Kernowite 为 liroconite–kernowite 系列提供了一个定义明确的三价铁端元,并允许更精确地对历史性的康沃尔铜-砷酸盐标本进行分类。该矿物还可用于研究氧化铜矿床中次生砷酸盐的形成,尤其是在铁-铝替代影响矿物稳定性和颜色的情况下。