Jarosite - Jarosite

Jarosite
Jarosite sur quartz Potassium sulfate de fer Arabia District, Pershing County, Nevada 2779.jpg
Jarosite sur quartz du district d'Arabia, comté de Pershing, Nevada
Général
Catégorie Minéraux sulfatés
Formule
(unité répétitive)
KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6
Classement de Strunz 7.BC.10
Classement de Dana 30.2.5.1
Système de cristal Trigone
Classe de cristal Rhomboédrique ( 3 m)
Symbole HM : ( 3 m)
Groupe d'espace R 3 m
Cellule unitaire a = 7,304  Å , c = 17,268 Å; Z = 3
Identification
Masse de formule 500,8 g/mol
Couleur Jaune ambré ou marron foncé
Habit de cristal Les cristaux sont généralement pseudocubiques ou tabulaires, également sous forme de croûtes granuleuses, de nodules, de masses fibreuses ou de concrétions.
Clivage Distinct sur {0001}
Fracture Inégale à conchoïdale
Ténacité Fragile
Dureté à l'échelle de Mohs 2,5 - 3,5
Lustre Subadamantine à vitreuse, résineuse sur les fractures
Traînée jaune clair
Diaphanéité Transparent à translucide
Densité spécifique 2,9 à 3,3
Propriétés optiques Uniaxial (-), généralement anormalement biaxial avec un très petit 2V
Indice de réfraction n ω = 1,815 à 1,820; n ε = 1,713 à 1,715
Biréfringence 0,102 à 0,105
Pléochroïsme E incolore, jaune très pâle ou jaune verdâtre pâle, O jaune doré foncé ou brun rougeâtre
Solubilité Insoluble dans l'eau. Soluble dans HCl.
Autres caractéristiques Fortement pyroélectrique . Non fluorescent. Radioactivité à peine détectable
Les références

La jarosite est un sulfate hydraté basique de potassium et de fer ferrique (Fe-III) de formule chimique KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 . Ce minéral de sulfate est formé dans les gisements de minerai par l' oxydation des sulfures de fer . La jarosite est souvent produite en tant que sous-produit lors de la purification et du raffinage du zinc et est également couramment associée au drainage minier acide et aux environnements de sol sulfatés acides .

Propriétés physiques

Cristaux de jarosite de la Sierra Peña Blanca, Aldama, Chihuahua, Mexique (5,6 x 3,1 x 1,6 cm)

La jarosite a une structure cristalline trigonale et est cassante, avec un clivage basal, une dureté de 2,5 à 3,5 et une densité de 3,15 à 3,26. Il est translucide à opaque avec un lustre vitreux à terne et est de couleur jaune foncé à brun jaunâtre. Elle peut parfois être confondue avec la limonite ou la goethite avec lesquelles elle se trouve couramment dans le chapeau de fer (chapeau oxydé sur un corps minéralisé). La jarosite est un analogue du fer du sulfate d'aluminium et de potassium, l' alunite .

Série de solutions solides

Le supergroupe de l' alunite comprend les sous-groupes de l' alunite , de la jarosite, de la beudantite , de la crandallite et de la florencite . Les minéraux du supergroupe de l'alunite sont isostructuraux les uns avec les autres et une substitution entre eux se produit, résultant en plusieurs séries de solutions solides . Le supergroupe alunite a pour formule générale AB 3 (TO 4 ) 2 (OH) 6 . Dans le sous-groupe d'alunite B est Al, et dans le sous-groupe de jarosite B est Fe 3+ . Le sous-groupe beudantite a pour formule générale AB 3 (XO 4 )(SO 4 )(OH) 6 , le sous-groupe crandallite AB 3 (TO 4 ) 2 (OH) 5 •H 2 O et le sous-groupe florencite AB 3 (TO 4 ) 2 (OH) 5 ou 6 .

Structure cristalline de la jarosite Code couleur : Potassium, K : violet ; Soufre, S : olive ; Fer, Fe : bleu-violet ; Cellule : bleu ciel.

Dans la série jarosite-alunite, Al peut remplacer Fe et une série complète de solutions solides entre la jarosite et l'alunite, KAl 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 , existe probablement, mais les membres intermédiaires sont rares. Le matériau de Kopec , en République tchèque , contient à peu près le même Fe et Al, mais la quantité d'Al dans la jarosite est généralement faible.

Lorsque la jarosite se forme à partir de l' oxydation de la pyrite dans les argiles sédimentaires, les principales sources de K + sont l' illite , une argile non gonflante, ou le K-feldspath . Dans d'autres contextes géologiques, l'altération du mica peut également être une source de potassium.

Dans la série jarosite-natrojarosite, Na remplace K jusqu'à au moins Na/K = 1:2,4, mais l'élément final de sodium pur NaFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 n'est pas connu dans la nature. Les minéraux avec Na > K sont connus sous le nom de natrojarosite . La formation des membres terminaux (jarosite et natrojarosite) est favorisée par un environnement à basse température, inférieure à 100 °C, et est illustrée par le zonage oscillatoire de la jarosite et de la natrojarosite trouvés dans des échantillons de la mine Apex, Arizona, et de Gold Hill, Utah . Cela indique qu'il existe un large écart de miscibilité entre les deux membres terminaux, et il est douteux qu'une série complète existe entre la jarosite et la natrojarosite.

Dans l' hydroniumjarosite , l' ion hydronium H 3 O + peut également remplacer K + , avec une teneur accrue en ions hydronium provoquant une diminution marquée du paramètre de maille c , bien qu'il y ait peu de changement dans a . L'hydroniumjarosite ne se formera qu'à partir de solutions pauvres en alcalis, car la jarosite riche en alcalis se forme préférentiellement.

Des cations divalents peuvent également remplacer le cation monovalent K + dans le site A. L'équilibre des charges peut être atteint de trois manières.

Premièrement en remplaçant deux cations monovalents par un cation divalent, et en laissant un site A vacant, comme dans la plumbogummite , Pb 2+ Al 3 (PO 4 ) 2 (OH) 5 .H 2 O, qui est un membre du sous-groupe des crandallites.
Deuxièmement en incorporant des ions divalents dans les sites B, comme dans l' osarizawaite , Pb 2+ Cu 2+ Al 2 (SO 4 ) 2 (OH) 6 , sous-groupe alunite, et la béaverite , Pb 2+ Cu 2+ (Fe 3+ ,Al ) 2 (SO 4 ) 2 (OH) 6 , sous-groupe de la jarosite.
Troisièmement en remplaçant les anions divalents par des anions trivalents, comme dans la beudantite , PbFe 3+ 3 (AsO 4 ) 3− (SO 4 )(OH) 6 , sous-groupe de la beudantite.

Histoire

La jarosite a été décrite pour la première fois en 1852 par August Breithaupt dans le Barranco del Jaroso dans la Sierra Almagrera (près de Los Lobos, Cuevas del Almanzora, Almería , Espagne ). Le nom jarosite est également directement dérivé de Jara, le nom espagnol d'une fleur jaune qui appartient au genre Cistus et pousse dans cette sierra. Le minéral et la fleur ont la même couleur.

De mystérieuses sphères d'argile de 1,5 à 5 pouces de diamètre et recouvertes de jarosite ont été trouvées sous le temple du serpent à plumes, une ancienne pyramide à six niveaux à 30 miles de Mexico.

Exploration de Mars

Le sulfate ferrique et la jarosite ont été détectés par trois rovers martiens : Spirit , Opportunity et Curiosity . Ces substances sont révélatrices de conditions fortement oxydantes prévalant à la surface de Mars . En mai 2009, le rover Spirit s'est coincé lorsqu'il a roulé sur une plaque de sulfate ferrique doux qui avait été cachée sous un placage de sol d'apparence normale. Parce que le sulfate de fer a très peu de cohésion, les roues du rover n'ont pas pu obtenir une traction suffisante pour tirer le corps du rover hors de la zone de sulfate de fer. Plusieurs techniques ont été tentées pour dégager le rover, mais les roues ont fini par s'enfoncer si profondément dans le sulfate de fer que le corps du rover s'est immobilisé sur la surface martienne, empêchant les roues d'exercer une force sur le matériau en dessous d'elles. Comme l' équipe du JPL n'a pas réussi à récupérer la mobilité de Spirit , cela a signifié la fin du voyage pour le rover.

Forage profond de l'Antarctique

Sur Terre, la jarosite est principalement associée au stade ultime de l' oxydation de la pyrite dans un environnement argileux et peut également être trouvée dans les résidus miniers où règnent des conditions acides. Contre toute attente, la jarosite a également été découverte fortuitement en quantités infimes sous forme de petites particules de poussière dans des carottes de glace récupérées dans un forage profond en Antarctique . Cette découverte surprenante a été faite par des géologues qui recherchaient des minéraux spécifiques capables d'indiquer les cycles glaciaires dans les couches d'une carotte de glace de 1620 mètres de long. Les géologues spéculent que la poussière de jarosite pourrait également s'être accumulée dans la glace sur les glaciers de Mars. Cependant, cette hypothèse est sujette à controverse, car sur Mars les gisements de jarosite peuvent être très épais (jusqu'à 10 mètres) ; mais Mars est aussi une planète très poussiéreuse et en l'absence de tectonique des plaques sur Mars, des dépôts de poussière glaciaire pourraient s'être accumulés pendant de longues périodes.

Utilisation en science des matériaux

La jarosite est également un terme plus générique désignant une famille étendue de composés de la forme AM 3 (OH) 6 (SO 4 ) 2 , où A + = Na , K , Rb , NH 4 , H 3 O , Ag , Tl et M 3+ = Fe , Cr , V . En physique de la matière condensée et en science des matériaux, ils sont réputés pour contenir des couches à structure en treillis kagome , liées à des aimants géométriquement frustrés .

Voir également

Les références

Liens externes