奧騰斯礦
——來自中國貴州省晴隆縣的礦物

文/［捷克］吉日·塞科拉（Jiěí Sejkora）、［捷克］雅羅斯拉夫·希爾斯（Jaroslav Hyr?l）

翻譯/劉永華 插圖/葛若雯

奧騰斯礦［Na（SbO）（SbS）·3HO］屬于六方晶系，空間群 P6，晶胞參數(shù)源于X 射線粉末衍射數(shù)據(jù)，具體如下：a=14.1758（2），c=5.5712（1）?，V=969.57（3）?，Z=2。奧騰斯礦是水氧硫銻鉀石的鈉顯性類似礦物，X 射線粉末衍射圖中反射最強(qiáng)的是［d（?）（I）（hkl）］：12.29（60）（100）；4.64（50）（120）；4.12（50）（201）；2.991（80）（221）；2.906（100）（131）；2.679（50）（410）。晴隆銻礦床位于中國貴州省晴隆縣，奧騰斯礦正是發(fā)現(xiàn)于該礦床（25°309’N；105°109’E）的標(biāo)本中。奧騰斯礦形成于輝銻礦淺表風(fēng)化作用。常出現(xiàn)在長度5 厘米以上、寬度6 毫米，且結(jié)構(gòu)規(guī)則、端頭完整的輝銻礦晶體上，并形成1 毫米厚的外包層。奧騰斯外層由直徑達(dá)0.3 毫米的球體構(gòu)成，呈紅棕色，玻璃光澤，條痕黃棕色。奧騰斯礦斷口不規(guī)則，易碎，未觀察到解理，沒有熒光。其摩氏硬度（Mohs）約為3.5，理論密度為4.14 克/立方厘米。從光學(xué)角度看，是正光性一軸晶，折射率n 為1.99（從格拉德斯通—戴爾關(guān)系計算得出），具有橙紅到紅色的弱多色性。電子探針分析平均結(jié)果為：NaO 7.44、KO 0.10、SbO84.64、S 7.43、HO（根據(jù)熱重分析）4.60,–S=O–3.71，總重量為100.50%，基于15 個陰離子，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出對應(yīng)的化學(xué)式（NaK）（SbO）（SbS）（OH）·3.01HO。該礦物是為了紀(jì)念貝特霍爾德·奧騰斯（Berthold Ottens）而命名。

簡 介

含有奧騰斯礦的標(biāo)本最先發(fā)現(xiàn)于2004 年，最初被認(rèn)為是水氧硫銻鉀石，它們應(yīng)該是同一批標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)樽阅且院笤贈]有類似的標(biāo)本出現(xiàn)?？赡苣壳笆澜缟蟽H存有幾十塊標(biāo)本。

圖1 生長在輝銻礦上的葡萄狀深紅色奧騰斯礦，帶淺黃色非晶質(zhì)氧化物，7.6 厘米，產(chǎn)自貴州晴隆。馬庫斯·奧里列里（Marcus Origlieri）藏品 攝影/溫德爾·威爾遜（Wendell Wilson）

圖2 葡萄狀深紅色奧騰斯礦，所在的輝銻礦外面覆蓋淺黃色非晶質(zhì)氧化物和微晶螢石，3 毫米，產(chǎn)自貴州晴隆。馬庫斯·奧里列里藏品 攝影/馬庫斯·奧里列里

奧騰斯礦是一種珍稀礦物，是德國礦物學(xué)家貝特霍爾德·奧騰斯（Berthold Ottens）最早發(fā)現(xiàn)的，經(jīng)過國際礦物學(xué)會新礦物及礦物命名委員會批準(zhǔn)，該礦于2006 年被命名為“奧騰斯礦（Ottensite）”。奧騰斯先生曾撰寫多篇關(guān)于中國和印度礦物產(chǎn)地的文章，并發(fā)表在《礦物學(xué)記錄（Mineralogical Record）》《巖石與礦物（Rocks &Minerals）》《Lapis》以及《礦物的世界（Mineralien Welt）》等刊物上，其中最重要的幾篇文章要數(shù)奧騰斯寫于2003 年和奧騰斯與其他人合作于2004 年、2005 年的文章以及發(fā)表在《礦物學(xué)記錄》上的多篇文章。他被公認(rèn)為在中國礦物及產(chǎn)地領(lǐng)域少有的專家之一，他所發(fā)現(xiàn)的這塊正模標(biāo)本收藏于捷克共和國布拉格國家博物館，目錄號為“P1p 1/2006”。

發(fā) 現(xiàn)

奧騰斯礦最初被發(fā)現(xiàn)于中國貴州省西南部晴隆縣晴隆礦區(qū)（25°309’N；105°109’E）采集的多塊標(biāo)本上。晴隆屬于較大的礦區(qū)，有多座礦山，其中最重要的是大廠礦。遺憾的是，奧騰斯礦標(biāo)本的具體產(chǎn)地至今尚不明確。

晴隆礦床是火山沉積礦床，輝銻礦是其中最主要的礦石，晶體長度可達(dá)數(shù)厘米，相關(guān)礦種有石英、黃鐵礦、螢石、方解石和黏土礦物。晴隆礦出產(chǎn)的表生礦物碳絨銅礬和黃銻華，奧騰斯礦是氧化帶的輝銻礦經(jīng)風(fēng)化后表生礦物。

奧騰斯礦在晶體標(biāo)準(zhǔn)、端頭完整的輝銻礦上形成了1 毫米厚的外殼，輝銻礦晶體可以長達(dá)5 厘米，6 毫米寬，在有的地方，奧騰斯礦會被一層薄薄的黃色粉末狀非晶質(zhì)氧化銻所覆蓋。奧騰斯礦形成的外殼通常直接長在輝銻礦上，有時輝銻礦與奧騰斯礦的外殼之間也會存在空隙。奧騰斯礦外殼由直徑可達(dá)0.3 毫米的球體構(gòu)成，球體表面通常光滑且?guī)в泄鉂桑坏窃谀承┣闆r下，奧騰斯礦外層也會由六角棱柱{100}且頂端為c{001}的晶體構(gòu)成。發(fā)育良好的柱狀晶體呈放射狀的情況則很少見。

物理和光學(xué)特性

奧騰斯礦為紅棕色，具有玻璃光澤，有一定脆性，斷口不規(guī)則，條痕呈黃褐色，未觀察到解理。在薄片狀態(tài)下，奧騰斯礦是透明的，呈現(xiàn)深紅色，在短波和長波紫外燈光下，沒有熒光。其硬度經(jīng)估測約為3.5（摩氏），因?yàn)榈V物集合體粒度較小，所以密度是不可測量的，但是依據(jù)從經(jīng)驗(yàn)公式和從X 射線粉末衍射數(shù)據(jù)提煉的晶胞參數(shù)計算，其密度為4.14 克/立方厘米。奧騰斯礦為正光性一軸晶，折射率遠(yuǎn)高于1.74，根據(jù)格拉德斯通—戴爾關(guān)系式計算，可得出n 為1.992。奧騰斯礦具有微弱多色性：橙紅到紅色。

X 射線研究

用人工精選的奧騰斯礦標(biāo)本制作X 射線粉末衍射圖，可觀察到其衍射線與水氧硫銻鉀石相似，尤其與合成物Na（SbO）（SbS）（OH）·2.4HO 類似。晶胞參數(shù)是從X 射線粉末衍射圖中獲得的（如表1 所示），通過Philips X'Pert APD 衍射儀（40kV，

40mA），使用CuKα1 輻射在分段掃描模式（0.02°/30s）下，5–110°的2θ 角范圍內(nèi)收集衍射數(shù)據(jù)。使用ZDS程序包（Ondru?，1993）中的Pearson VII 剖面外形函數(shù)計算反射的位置和強(qiáng)度。奧騰斯礦的六角形晶胞（空間群P6）通過類比水氧硫銻鉀石和合成材料的六角形單位晶胞得出，其中水氧硫銻鉀石的結(jié)構(gòu)式為（K，Na）（SbO）（SbS）（OH）x·（2.8—x）HO，合成材料的結(jié)構(gòu)式為Na（SbO）（SbS）（OH）·2.4HO。奧騰斯礦的晶胞參數(shù)如下：a=14.1758（2），c=5.5712（1）?，V=969.57（3）?，該參數(shù)通過巴勒姆（Burham）程序從X 射線粉末衍射數(shù)據(jù)中提取。表2 中提供了奧騰斯礦與類似礦的物理性質(zhì)的對比。

表1 奧騰斯礦的X 射粉末衍射數(shù)據(jù)

晶體結(jié)構(gòu)

因?yàn)槿鄙僮銐虺叽绾唾|(zhì)量的晶體，所以不可能進(jìn)行單晶X 射線衍射研究。薩貝利（Sabelli）等人對類似奧騰斯礦的合成礦物的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，也對水氧硫銻鉀石的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。類水氧硫銻鉀石合成物的礦晶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是存在無數(shù)的與6軸平行的通道，這些通道通過SbO呈金字塔形相互連接形成。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，第一種堿性位點(diǎn)［M（HO）］處于通道中，具有沸石的特征，而第二個位點(diǎn)則位于通道壁里面。類似水氧硫銻鉀石的合成物因?yàn)榫哂卸嗫拙w結(jié)構(gòu)（包含的通道的直徑為0.7 納米）和半導(dǎo)體特性，是一個很有吸引力的研究課題。

表2 奧騰斯礦和類似礦物比較

化學(xué)成分

用法國卡梅卡（CAMECA）公司的SX 100 電子微探針，在波長色散模式下進(jìn)行定量化學(xué)分析，其中加速電位為15 千伏，采樣電流為20 納安，電子束大小為5 微米。一般采用鈉長石、透長石、銻和硫化鋅作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)采用其他硫標(biāo)準(zhǔn)時，例如黃銅礦、重晶石或者輝銻礦，奧騰斯礦的硫含量（約30%以下）與產(chǎn)自意大利的賽迪那礦（Cetine mine）的水氧硫銻鉀石一樣會出現(xiàn)較大偏差。使用PAP（Pouchou and Pichoir）矩陣矯正軟件包轉(zhuǎn)化原始強(qiáng)度，表3 所示為奧騰斯礦八次分析的平均值，基于15 種陰離子，其經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)式：（NaK）（SbO）（SbS）（OH）·3.01HO。簡化結(jié)構(gòu)式為Na（SbO）（SbS）·3HO。

表3 奧騰斯礦的化學(xué)成分

熱分析和紅外分析

熱重和差熱分析曲線以及逸出氣體分析通過塞塔拉姆（SETARAM）公司的高溫?zé)嶂胤治鰞x獲得，條件如下：10°C min，動態(tài)大氣20ml.min，樣本質(zhì)量7.5毫克，并在20—1050 攝氏度范圍內(nèi)進(jìn)行測量。在20—400 攝氏度范圍內(nèi)，觀察到質(zhì)量減少4.60%，無SO逸出；在400—1050 攝氏度范圍內(nèi)，熱曲線呈現(xiàn)更加復(fù)雜的特點(diǎn)，質(zhì)量多次減少和增加，多次放熱和吸熱，至少在三個溫度范圍內(nèi)逸出SO。

奧騰斯礦的紅外光譜通過使用美國尼高力儀器公司紅外分光光度儀和KBr 壓片法，在4000—400cm范圍內(nèi)獲取。所測量的吸收頻帶有3444、1634、1018、993、762、633 以及498cm。該紅外光譜與產(chǎn)自賽迪那礦的水氧硫銻鉀石的光譜相似。吸收頻帶為3444cm時，較強(qiáng)的頻帶與HO 分子和羥基中的O—H 伸縮振動有關(guān)；吸收頻帶為1630cm時，不同的頻帶顯示存在結(jié)構(gòu)性水分子；800—450cm區(qū)域內(nèi)的頻帶（最強(qiáng)頻帶為633cm）則是因?yàn)榻饘佟酰⊿b—O）鍵的振動而產(chǎn)生。

相關(guān)礦物

奧騰斯礦的成分與水氧硫銻鉀石—奧騰斯礦系列中理想型鈉端元成分非常接近，產(chǎn)自賽迪那礦的水氧硫銻鉀石中存在鈉，說明水氧硫銻鉀石和奧騰斯礦之間可能至少存在部分類質(zhì)同象系列。正如薩貝利等人提出的，對于類似水氧硫銻鉀石的礦物的理想型化學(xué)公式（K，Na）（SbO）（SbS）（OH）·（2.8–x）HO，已公布的數(shù)值有x=0.5（產(chǎn)自賽迪那礦的水氧硫銻鉀石）和x=0.6（水氧硫銻鉀石的合成鈉類似物）。對于產(chǎn)自晴隆的奧騰斯礦，當(dāng)K+Na=2.69 到3.09apfu 時，X 值接近0。

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