- Botallackite
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Botallackite
Catégorie III : halogénures[1]
Botallackite, Angleterre, 10,5 × 7,0 × 3,8 cm Général Classe de Strunz 3.DA.10b Formule brute Cu2Cl(OH)3 Identification Masse formulaire[2] 213,567 ± 0,009 uma
H 1,42 %, Cl 16,6 %, Cu 59,51 %, O 22,47 %,Couleur vert pâle, vert, vert bleuâtre pâle, bleu vert Classe cristalline et groupe d'espace prismatique ; P21/m Système cristallin monoclinique Réseau de Bravais primitif P Clivage parfait à {100} Habitus en croûte, columnaire, pulvérulent, en enduits, prismatique, tabulaire, aplati Échelle de Mohs 1-3 Trait vert pâle Éclat vitreux Propriétés optiques Indice de réfraction a=1,775, b=1,800, g=1,846 Pléochroïsme faible : bleu-vert Biréfringence biaxial(+) = 0,0710 Dispersion 2vz ~ modéré à large Transparence transparent à translucide Propriétés chimiques Densité 3,60 Propriétés physiques Radioactivité aucune Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. La botallackite est une espèce minérale du groupe des halogénures et du sous-groupe des oxy-halogénures, de formule Cu2Cl(OH)3, pouvant contenir du zinc.
Sommaire
Historique de la description et appellations
Inventeur et étymologie
La botallackite a été décrite en 1865 par A.H. Church. Son nom lui vient de sa localité-type : la mine Botallack, dans les Cornouailles, en Angleterre.
Topotype
- Wheal Cock, Botallack Mine, Botallack, Botallack - Pendeen Area, St Just District, Cornouailles, Angleterre[3].
- Les échantillons de référence sont déposés au musée d'histoire naturelle de Londres, ainsi qu'à l'université Harvard, à Cambridge (Massachusetts).
Caractéristiques physico-chimiques
Critères de détermination
La botallackite se trouve le plus souvent sous forme de cristaux tabulaires ou aplatis entrelacés atteignant rarement plusieurs millimètres.
Variétés et mélanges
- Brombotallackite Cu2Br(OH)3, variété de botallackite contenant du brome
Il existe une confusion possible : la botallackite peut contenir du zinc et alors se confondre avec la kapellasite, cependant, son rapport Zn/Cu n'atteint jamais celui de la kapellasite.
Cristallochimie
La botallackite est un polymorphe de l'atacamite, de la clinoatacamite et de la paratacamite.
Elle fait partie du groupe de la clinoatacamite selon la classification de Strunz :
Groupe de la clinoatacamite Minéral Formule Groupe ponctuel Groupe d'espace Belloite Cu(OH)Cl 2/m P21/a Botallackite Cu2[(OH)3|Cl] 2/m P21/m Clinoatacamite Pb5(VO4)3Cl 2/m P21/n Cristallographie
La botallackite cristallise dans le système cristallin monoclinique, de groupe d'espace P21/m (Z = 2 unités formulaires par maille conventionnelle)[4].
- Paramètres de la maille conventionnelle : a = 5,717 Å, b = 6,126 Å, c = 5,636 Å, β = 93,07° ; V = 197,1 Å3
- Masse volumique calculée = 3,60 g/cm3
Les ions Cl– ont une coordination trigonale antiprismatique (3+3) de cuivre et d'hydrogène.
Les ions Cu2+ sont situés sur deux sites non-équivalents, Cu1 et Cu2. Cu1 est en coordination octaédrique déformée (5+1) de groupes hydroxyles (OH) et de chlore, Cu2 est en coordination octaédrique déformée (4+2) d'OH et Cl. Les groupes octaédriques de cuivre sont reliés entre eux par leurs arêtes.
La distribution des longueurs de liaison dans les octaèdres Cu1Cl(OH)5 et Cu2Cl2(OH)4, quatre liaisons Cu-O courtes entre 1,92 Å et 2,00 Å et deux liaisons Cu-O et Cu-Cl plus longues entre 2,37 Å et 2,79 Å, est typique de l'effet Jahn-Teller rencontré dans les composés de Cu(II) et permet une description alternative de la structure en termes de groupes plans carrés Cu(OH)4.
Dans cette description, les groupes Cu1(OH)4 sont reliés par leurs arêtes et forment des chaînes planes le long de la direction b, avec un angle de liaison Cu-O-Cu de 100,4°. Les groupes Cu2(OH)4 sont reliés par un sommet et forment des chaînes en zig-zag, également le long de la direction b, avec un angle de liaison Cu-O-Cu de 105,6°. Les chaînes Cu1(OH)2 et Cu2(OH)3, parallèles, sont reliées par deux sommets d'une arête d'un groupe Cu1(OH)4, formant des triangles isocèles d'ions Cu2+.
Propriétés physiques
La connaissance exacte de la configuration géométrique des porteurs de moment magnétique (ici, les ions Cu2+, de spin 1/2) dans un matériau est essentielle pour comprendre ses propriétés magnétiques. Dans les oxydes de Cu(II), les interactions magnétiques entre spins ont en général lieu par superéchange via les atomes d'oxygène, puisqu'il y a recouvrement des orbitales atomiques du cuivre et de l'oxygène. Les angles de liaison Cu-O-Cu jouent un rôle important dans la nature des interactions magnétiques[5]. Comme les angles de liaison dans la botallackite sont supérieurs à 90°, les interactions le long des deux types de chaînes sont antiferromagnétiques. Cependant, la configuration triangulaire de spins entre les chaînes peut, selon la force des différentes interactions, entraîner une frustration magnétique, empêchant un ordre à longue distance des spins. Des mesures en température de la susceptibilité magnétique ont montré qu'en dessous de TN = 7,2 K, la botallackite présente un système antiferromagnétique ordonné[6].
Gîtes et gisements
Gîtologie et minéraux associés
La botallackite se trouve dans les gisements cuprifères, dans les zones d'évaporation de l'eau de mer ou à forte concentration en chlore, c'est aussi un produit d'altération des sulfures des dépôts sous-marins des fumeurs noirs.
Minéraux associés :
- Atacamite, paratacamite (Botallack mine, Cornouailles, Angleterre et Bisbee, Arizona, États-Unis) ;
- Gypse, brochantite, connellite (Dalbeattie, Écosse).
Gisements producteurs de spécimens remarquables
- Allemagne
- Herzog Julius smelter (slag locality), Astfeld, Goslar, Monts Harz, Basse-Saxe
- Angleterre
- Wheal Cock, Botallack Mine, Botallack, Botallack - Pendeen Area, St Just District, Cornouailles[3]
- Autriche
- Gratlspitz Mt., Brixlegg - Rattenberg, Brixlegg - Schwaz area, Vallée de Inn, Tyrol du Nord, Tyrol[7]
- Océan Atlantique
- Dorsale médio-atlantique, Trans-Atlantic Geotraverse (TAG) hydrothermal field, Trans-Atlantic Geotraverse (TAG) hydrothermal field[8]
- Écosse
- Sandyhills Bay (Southwick Cliffs), Dalbeattie, Dumfries & Galloway (Kirkcudbrightshire)[8]
- États-Unis
- Southwest Mine, Bisbee, Warren District, Monts Mule, comté de Cochise, Arizona[9]
- Eagle Picher mine, Creta, Comté de Jackson, Oklahoma[10]
- France
- Mine du Cap Garonne, Le Pradet, Var, Provence-Alpes-Côte d'Azur[11]
- La Fonderie (lieu-dit), Poullaouen, Finistère, Bretagne[12]
Notes et références
- La classification des minéraux choisie est celle de Strunz.
- Masse molaire calculée d’après Atomic weights of the elements 2007 sur www.chem.qmul.ac.uk
- (en) A.H. Church, « Notes on a Cornish mineral of the atacamite group », dans J. Chem. Soc., vol. 18, 1865, p. 212-214 [lien DOI]
- ICSD No. 70 101 ; (en) F.C. Hawthorne, « Refinement of the crystal structure of botallackite », dans Mineralogical Magazine, vol. 49, 1985, p. 87-89 [texte intégral]
- (en) Y. Mizuno, T. Tohyama, S. Maekawa, T. Osafune, N. Motoyama, H. Eisaki et S. Uchida, « Electronic states and magnetic properties of edge-sharing Cu-O chains », dans Phys. Rev. B, vol. 57, no 9, 1998, p. 5326–5335 [lien DOI]
- (en) X.G. Zheng, Takashi Mori, Kusuo Nishiyama, Wataru Higemoto, Hiroshi Yamada, Keiko Nishikubo et C.N. Xu, « Antiferromagnetic transitions in polymorphous minerals of the natural cuprates atacamite and botallackite Cu2Cl(OH) 3 », dans Phys. Rev. B, vol. 71, no 17, 2005, p. 174404 [lien DOI]
- (de) G. Schnorrer et R. Poeverlein, Schwaz-Brixlegger Fundstellen. 6. Die Minerale des Gratlspitz bei Brixlegg in Tirol. Aufschluss 59, 2008, p. 7-28
- (en) John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh et Monte C. Nichols, The Handbook of Mineralogy : Halides, Hydroxides, Oxides, vol. III, Mineral Data Publishing, 1997 [lire en ligne], p. 73
- (en) Richard W. Graeme, « Bisbee (Arizona) Revisited: An Update on the Mineralogy of This Famous Locality », dans Mineralogical Record, vol. 24, no 6, 1993, p. 421-436
- Rocks & Min, vol. 72, 1997
- Liste alphabétique des minéraux de la mine de Cap Garonne sur Musée de la Mine de Cap Garonne. Consulté le 30 août 2010
- P. Le Roch collection
Bibliographie
- (en) N. Story Maskelyne, « On New Cornish Minerals of the Brochantite Group », dans Proc. R. Soc. Lond., vol. 14, 1865, p. 86-89 [texte intégral, lien DOI]
- (de) Zepharovich, dans Königliche Akademie der Wissenschaften, Vienne, Sitzber. 68, 1873, p. 130
- (en) C. Frondel, « On paratacamite and some related copper chlorides », dans Mineralogical Magazine, vol. 29, 1950, p. 34-45
- (en) « New mineral names; Discredited minerals; New data », dans American Mineralogist, vol. 36, no 3-4, 1951, p. 384 [texte intégral]
- (en) Charles Palache, Harry Berman et Clifford Frondel, The System of Mineralogy of James Dwight Dana and Edward Salisbury Dana, Yale University 1837-1892 : Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, Etc., vol. II, John Wiley and Sons, Inc., 1951, 7e éd., 1124 p., p. 76-77
- (en) W. Krause, « X-ray powder diffraction data for botallackite », dans Powder Diffraction, vol. 21, no 1, 2006, p. 59-62 [lien DOI]
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