紅鉈礦(英語:Lorándite)是一種含硫代酸鹽礦物,化學式為TlAsS2。雖然稀有,但它是最常見的含鉈礦物。紅鉈礦出現在低溫熱液組合以及礦床中。伴生礦物包括輝銻礦雄黃雌黃硃砂釩鉛礦膠黃鐵礦白鐵礦黃鐵礦黝銅礦、銻閃鋅礦重晶石[2]

紅鉈礦
基本資料
類別硫代酸鹽礦物
化學式TlAsS2
IMA記號Lor[1]
施特龍茨分類2.HD.05
晶體分類稜柱體 (2/m)
H-M記號相同)
晶體空間群P21/a
性質
顏色紅色到胭脂紅、鉛灰色
晶體慣態稜柱狀橫紋平行於[001]
晶系單斜
解理[100]完美,[001]清晰
斷口貝殼狀
莫氏硬度2.0–2.5
光澤半金屬光澤到金剛光澤
條痕櫻桃紅色
透明性半透明
比重5.53
光學性質雙軸(+)
折射率nα = 2.720
多色性弱;Y = 紫紅色;Z = 橙紅色
參考文獻[2][3][4]

該礦物被用於通過某種涉及鉈的核反應來檢測太陽中微子[5][6]它有一個單斜的晶體結構,由鉈原子相互連接的AsS3四面體螺旋鏈組成,可在實驗室合成。

歷史

編輯

紅鉈礦於1894年在卡瓦達爾奇(現北馬其頓)附近的Allchar礦床首次發現,並以匈牙利著名物理學家厄特沃什·羅蘭的名字命名。[2][4]

分布

編輯

除了北馬其頓的Allchar礦床外,在塔吉克斯坦的Dzhizhikrut Sb-Hg礦床和俄羅斯北高加索山脈皮亞季戈爾斯克附近的Beshtau鈾礦床也發現了紅鉈礦。它作為一種礦石,在中國貴州省濫木廠汞鉈礦床,伊朗東北部Zarshuran金礦,瑞士倫根巴赫採石場中發現。[2][4]

實驗室合成

編輯

紅鉈礦單晶可從硝酸亞鉈 (TlNO3)、砷和硫在濃氨水中的混合物中生長。將混合物置於高壓釜中並在高溫(~250°C)下保持數天。該過程產生沿[001]晶軸伸長的深紅色稜柱狀晶體,在外觀和晶體結構細節上與礦物相似。[7]

結構

編輯
 
紅鉈礦的晶體結構。紫色原子是砷,黃色是硫,棕色是鉈。[8]

紅鉈礦的晶體結構為單斜晶系空間群P21/a,Z = 4,晶格常數a = 1.228 nm,b = 1.130 nm,c = 0.6101 nm,β = 104.5 °。它由面向[010]晶軸的AsS3四面體的螺旋鏈組成。這些鏈通過不規則配位的Tl原子共價連接(圖中未顯示連結互連),這些連結的斷裂是導致晶體裂解的原因。[8]

產生

編輯

最初發現紅鉈礦的北馬其頓Allchar礦床的構造環境是一種反斜面結構,源於上白堊紀時期的沉積物。在成礦過程中,安山岩的存在導致熱液沿著白雲岩安山岩的接觸面移動,從而形成了紅鉈礦礦床。[9]

應用

編輯

1976年,使用富含鉈的礦物紅鉈礦來探測太陽中微子的方法被提出。該方法依賴於205Tl(νe,e)205Pb反應,其閾值能量相對較低,為52keV,因此效率相對較高。該反應產生205Pb同位素,其壽命長達1540萬年;它不僅由中微子引起,還由其他宇宙粒子引起。它們在地殼中都有不同的穿透深度,因此對取自不同深度的含鉈礦石中的205Pb含量進行分析,可以獲得過去過去幾千年中微子的信息。因此,Lorandite Experiment (LOREX) 在2008年到2010年間運行,並以最大的紅鉈礦來源之一,北馬其頓南部的Allchar礦床作為基地。[5][6]

 
方解石基質上的紅鉈礦晶體,來自Mercur礦,美國猶他州Mercur。尺寸 1.8×1.8×0.4 cm。

參見

編輯

參考資料

編輯
  1. ^ Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85 (3): 291–320 [2022-08-27]. Bibcode:2021MinM...85..291W. S2CID 235729616. doi:10.1180/mgm.2021.43. (原始內容存檔於2021-12-13). 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (編). Lorandite. Handbook of Mineralogy (PDF) 1. Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. [December 5, 2011]. (原始內容存檔 (PDF)於2012-02-08). 
  3. ^ Lorandite頁面存檔備份,存於網際網路檔案館). Webmineral
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Lorandite頁面存檔備份,存於網際網路檔案館). Mindat.org
  5. ^ 5.0 5.1 Pavicevic, M. AMS measurements of 26Al in quartz to assess the cosmic ray background for the geochemical solar neutrino experiment LOREX. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B. 2004,. 223-224: 660–667. Bibcode:2004NIMPB.223..660P. doi:10.1016/j.nimb.2004.04.122. 
  6. ^ 6.0 6.1 Safilov, Trajcče; Angelov, Nikola; Jaćimović, Radojko; Stibilj, Vekoslava. Determination of Trace Elements in Arsenic and Antimony Minerals by Atomic Absorption Spectrometry and k0-Instrumental Neutron Activation Analysis After Removal of As and Sb. Microchimica Acta. 2005, 149 (3–4): 229. S2CID 97055868. doi:10.1007/s00604-004-0295-2. 
  7. ^ Yang, Z; Pertlik, F. The thallium sulfarsenites Tl3AsS3 and TlAsS2 [thallium(I) thioarsenates(III)]: structural characterization and syntheses. Journal of Alloys and Compounds. 1994, 216 (1): 155. doi:10.1016/0925-8388(94)91058-8. 
  8. ^ 8.0 8.1 Fleet M E. The crystal structure and bonding of lorandite, Tl2As2S4 (PDF). Zeitschrift für Kristallographie. 1973, 138 (138): 147. doi:10.1524/zkri.1973.138.138.147. 
  9. ^ Pavicevic, M.K. Lorandite from Allchar – A low energy solar neutrino dosimeter. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1988, 271 (2): 287–296. Bibcode:1988NIMPA.271..287P. doi:10.1016/0168-9002(88)90171-4. 

外部連結

編輯