Current Ore Petrology: Microscopy, Genesis, Analyses, and Experimentation
Moh, Günter H.
Neues Jahrbuch für Mineralogie - Abhandlungen Band 153 Heft 3 (1986), p. 245 - 324
158 Literaturangaben
veröffentlicht: Feb 18, 1986
DOI: 10.1127/njma/153/1986/245
ArtNo. ESP154015303001, Preis: 29.00 €
Abstract
This report opens with an article in German on the history of ore microscopy and its significance in various fields of ore geology, including the development of this branch in the Soviet Union up to now. Investigations on ores from the Little Man Mine, Washington State, resulted in findings of a 2nd occurrence of tugarinovite (MnO2). Mn-containing marcasite was discovered in the Lower Carboniferous, Western Harz, Germany; earlier findings of Ni-bearing marcasite from Mitterberg, Austria, are mentioned. The presumed complete bournonite-seligmannite solid solution is the subject of present microprobe studies, and so far the largest portion of the mixed crystals could be confirmed. Observed sphalerite stars in pyrrhotite from Santander, Peru, have exsolved originally from chalcopyrite which was partly replaced by pyrrhotite. Of the largest-known polymetallic tin deposit, Dachang, China, one particular ore body is considered for genetic and paragenetic investigations. Devonian limestones with stratoid sulfide lenses and primary tin give evidence for syngenetic deposition. There are indications for a second cassiterite and sulfide mineralization, while the whole deposit, ores and rocks, has undergone Mesozoic metamorphism. Highly reducing conditions at mineral deposition formed tin-bearing sulfosalts with different tin valencies: Sn2+ in Snjamesonite, teallite, herzenbergite, etc.; Sn4+ in stannite, rhodostannite; mixed Sn valencies in franckeite. Valencies of the elements concerned were proved by Mössbauer spectroscopy: Fe2+, Sb3+, Sn2+ and Sn4+. Mineral syntheses for Ag-free franckeite exhibit (Pb,Sn)6±2+xFeSb2Sn24+S14±x, which may react at increased sulfur fugacity to cylindrite ~ (Pb,Sn)42+FeSb2Sn44+S16. Systematic microprobe analyses on Bolivian ores parallel to the respective mineral syntheses confirmed a large mineral composition range. Tin-bearing jamesonite (Pb,Sn)4FeSb6S14 was discovered in the Oruro District, Bolivia. The complete kesterite-černyite (Cu2Zn1-xCdxSnS4) series was studied by DTA and X-ray diffraction. Of the unit cell parameters, a co break at ~ 22 mole % černyite composition could be observed. Stannites may react with alabandite, pyrrhotite, sphalerite, greenockite, or cinnabar to produce new mineral pairs or stable intermediate mixed crystals:e.g. Cu2MnSnS4 + FeS → Cu2FeSnS4 + MnS or Cu2HgSnS4 + MnS → Cu2(MnxHgy)SnS4 + xHgS + yMnS, which give hints for possible paragenetic statements. A cubic Cu2Fe3ZnSnS7 sphaleritetype phase observed at elevated temperature, decomposes on slow cooling to tin-bearing chalcopyrrhotite, stannite, and Fe-sphalerite. Hydrothermal experiments with chalcopyrite, cassiterite and sulfur resulted in as semblages with pyrite, stannite, ± stannoidite, depending on the PH conditions. Granitic tin concentrates from the Pha Pok Khang Khoa Mine, Thailand, split in two fractions on manual separation; the performed XRF analyses allowed reliable identi fication of a magmatic and a pegmatitic cassiterite fraction. Beryls from SW Africa were spectrographically analyzed for trace elements, those from the Stiepelmann Mine, Kl. Spitzkopje, showed up to 0.1228 % Sn and are discussed in comparison with tin contents in the garnet structure. Monoclinic pyrrhotite is not a mineral of the pure Fe-S system, it forms only in the presence of oxygen as a stable phase of the Fe-S-O ternary and coexists with hexagonal pyrrhotite, pyrite and magnetite. With respect to Re contents in molybdenite and tungstenite, related systems were studied at elevated temperatures: mo and tu were found to take ~ 1 % ReS2 or less in solid solution, while synthetic ReS2 dissolves ~ 10 % MoS2 or WS2. During long time reactions at low temperatures in Mo-containing sulfide systems, crystalline cubic MoS3 was observed with ao 548 Å. Although MoS3 reacts with Cu2S to 2CuS and MoS2, with Ag2S a thiomolybdate of ~ Ag2MoS4 composition forms. In hydrothermal transport reactions with Tl- and Ag-bearing sulfosalts, besides X-ray amorphous Ag-rich sulfide, weissbergite and lorandite crystals formed. Coexistence of bornite and pyrrhotite was confirmed in the pure Cu-Fe-S system at 140 °C; the formation of Cu-mackinawite causes problems regarding compatibility with other ternary phases. Due to reactions of gold vessels with incongruently melting sulfidic charges, e.g., GeS, FeS2, the ternary Au-Ge-S and Au-Fe-S systems were investigated; phase diagrams are presented. S-fugacities of sulfosalt equilibria in the condensed (CuS)-Cu2S-PbS-Bi2S3 system are studied with respect to the coexistence with native bismuth, and the non-existence of Cu4Bi4S9 as a natural mineral. Comparable with aikinite CuPbBiS3, analogous Tl- and Ag-sulfosalts were synthesized as intermediate mixed crystals of, e.g., the TlBiS2-PbS system; partial Sn sub stitution for Pb is discussed.
Kurzfassung
Dieser Report beginnt mit einem deutschsprachigen Aufsatz zur Geschichte der Erzmikroskopie und ihrer vielseitigen Bedeutung in der Lagerstättenkunde, unter Einbeziehung ihrer Entwicklung in der Sowjetunion. Erzmikroskopische Untersuchungen und Einsatz moderner Analysentechnik ergaben ein zweites Vorkommen von Tugarinovit (MoO2) in Anschliffen von der Little Man Mine, Washington. Markasitkristalle mit respektablen Mangangehalten wurden im Unterkarbon des Westharzes gefunden; auf einen früheren Fund Ni-haltigen Markasits aus Mitterberg, Kärnten, wurde hingewiesen. Die vermutete Bournonit-Seligmannit-Mischkristallreihe wird durch Mikrosondenanalysen an natürlichen Erzen größtenteils belegt. Zinkblendesternchen in Pyrrhotin von Santander, Peru, beobachtet, entmischten ursprünglich aus Kupferkies, welcher nachträglich weitgehend durch Pyrrhotin verdrängt wurde. Genese und Paragenese eines Erzkörpers des größten bekannten Zinnvorkommens Dachang, China, wurden untersucht. Für syngenetische Entstehung sprechen primäres Zinn und streng schichtgebundene sulfidische Erzlagen in devonischen Kalken; Anzeichen für eine jüngere zweite Cassiterit- und Sulfidmineralisation bestehen. Erz und Nebengestein unterlagen einer mesozoischen Faltung mit deutlicher Metamorphose. Verschiedene zinnhaltige Sulfosalze lassen auf ein stark reduzierendes Milieu während der Mineralbildung schließen: Sn-Jamesonit, Teallit und Herzenbergit mit Sn2+ ; Zinnkies und Rhodostannit mit Sn4+; Franckeit mit gemischten Sn-Wertigkeiten. Elementwertigkeiten in Franckeit werden mittels Mössbauerspektroskopie bestätigt. Aufgrund experimenteller Ergebnisse und Naturbeobachtungen ist die Umwandlung von Franckeit bei größerer Schwefelfugazität in Kylindrit möglich, vereinfacht:(Pb,Sn)62+FeSb2Sn24+S14+S2→(Pb,Sn)42+FeSb2Sn44+S16 Franckeit wie auch Kylindrit bilden einen großen kompositionellen Stabilitätsbereich, geringe Ag-Gehalte sind häufig, aber nicht wesentlich. Zinnhaltiger Jamesonit (Pb,Sn)4FeSb6S14 wurde mehrfach im Oruru-Distrikt, Bolivia, beobachtet. Die vollständig untersuchte Kesterit-Černyit (Cn2Zn1-xCdxSnS4)-Mischkristallreihe ergab bei der Gitterkonstantenbestimmung einen co-Sprung bei ~ 22 Mol% Černyit. Stannin-Reaktionen unter Einbeziehung von MnS, FeS, ZnS, CdS oder HgS ergeben Hinweise zum Auffinden hierhergehörender Paragenesen, z. B. Cu2MnSnS4 + FeS → Cu2FeSnS4 + MnS oder Cu2HgSnS4 + MnS → Cu2(MnxHgy)SnS4 + yMnS. Kubisches Cu2Fe3ZnSnS7 mit Zinkblendestruktur zerfällt bei langsamer Abkühlung in zinnhaltigen Chalkopyrrhotin, Stannin und Fe-haltige Zinkblende. Hydrothermalversuche mit Kupferkies, Zinnstein und Schwefel ergaben neben Pyrit und Zinnkies im sauren pH-Bereich auch Stannoidit. Das Zinnsteinkonzentrat eines tiefgründig verwitterten Granits der Pha Pok Khang Khoa Mine, Thailand, läßt sich manuell in zwei Fraktionen zerlegen, in einen primär-magmatischen und in einen pegmatitischen Anteil; die Identifizierung ist mittels RFA leicht möglich. Berylle aus SWA wurden spektrochemisch auf Spurenelemente untersucht, wobei diejenigen der Stiepelmann-Grube, Kleine Spitzkopje, Sn-Gehalte bis 0.1228 % ergaben; ein Vergleich mit Sn-Andradit wird angeführt. Monokliner Pyrrhotin ist kein Mineral des Fe-S-Systems, er bildet sich unter Sauerstoffeinwirkung als stabile Phase des Fe-S-O-Systems und steht im Gleichgewicht mit hexagonalem Pyrrhotin, Pyrit und Magnetit. Re-Gehalte im Molybdänglanzgitter sind der Anlaß für experimentelle ReS2/MoS2/WS2-Untersuchungen; während ReS2 jeweils ~ 10 % MoS2 oder WS2 zu lösen vermag, beträgt umgekehrt eine maximale Mischbarkeit von ca. 1 %. Langzeitexperimente bei niedrigen Temperaturen führten zu kristallinem kubischen MoS3 mit ao 548 Å; mit Cu2S erfolgten Umsetzungen zu 2CuS + MoS2, während sich mit Ag2S ein Thiomolybdat, wahrscheinlich Ag2MoS4, bildete. Hydrothermale Transportreaktionen im 300°-100 °C-Bereich mit Ag-Tl-Sulfosalzen ergaben schön kristallisierten Weissbergit und Lorandit sowie röntgenamorphes Ag-reiches Sulfid. Bornit und Pyrrhotin bilden im Cu-Fe-S-System bei 140 °C ein stabiles Mineralpaar; die ebenfalls beobachtete Bildung von Cu-Mackinawit wirft Kompatibilitätsprobleme mit anderen ternären Mineralphasen auf. Gelegentlich beobachtete Reaktionen von Goldampullen mit Chargen inkongruent schmelzender sulfidischer Phasen (z. B. GeS, FeS2) waren der Anlaß für die Untersuchung der Dreistoffsysteme Au-Ge-S und Au-Fe-S; die Ergebnisse werden anhand von Phasendiagrammen diskutiert. Schwefelfugazitätsmessungen im kondensierten (CuS)-Cu2S-PbS-Bi2S3-System werden in bezug auf die Koexistenz von metallischem Wismut exemplarisch erörtert wie auch das Nichtvorkommen von Cu4Bi4S9 als natürliches Mineral. In Analogie zum Aikinit CuPbBiS3 werden entsprechende Tl- und Ag-Sulfosalze als Mischkristalle von binären Systemen, wie TlBiS2-PbS, wie auch der begrenzte Ersatz von Pb durch Sn diskutiert.
Schlagworte
Report (1984/1985) • ore microscopy and analyses • genesis and para genesis • mineral syntheses and Mössbauer spectr. • tugarinovite • Mn-marcasite • bournonite-seligmannite • franckeite and cylindrite • Sn-bearing jamesonite and beryl • cassiterite; experiments: sulfide systems including Mo • W • Re • Fe • Cu • Ag • Au • Tl • Ge • Sn • Pb • As • Sb • Bi