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(guó)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(zhǎng)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(jì)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(gè)陰離子，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出對(duì)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(jiǎn) 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(zèng)]有類似的標(biāo)本出現(xiàn)。可能目前世界上僅存有幾十塊標(biāo)本。

圖1 生長(zhǎng)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(guó)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(guó)際礦物學(xué)會(huì)新礦物及礦物命名委員會(huì)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(guó)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(guó)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(guó)布拉格國(guó)家博物館，目錄號(hào)為“P1p 1/2006”。

發(fā) 現(xiàn)

奧騰斯礦最初被發(fā)現(xiàn)于中國(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)達(dá)5 厘米，6 毫米寬，在有的地方，奧騰斯礦會(huì)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(zhǎng)在輝銻礦上，有時(shí)輝銻礦與奧騰斯礦的外殼之間也會(huì)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(huì)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(zhǎng)波紫外燈光下，沒有熒光。其硬度經(jīng)估測(cè)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(cè)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(jì)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(jì)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(jì)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(duì)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(duì)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(duì)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(jì)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(gè)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(gè)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(guó)卡梅卡（CAMECA）公司的SX 100 電子微探針，在波長(zhǎng)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(zhǎng)石、透長(zhǎng)石、銻和硫化鋅作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)采用其他硫標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，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(huì)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(jiǎn)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(dòng)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(cè)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(gè)溫度范圍內(nèi)逸出SO。

奧騰斯礦的紅外光譜通過使用美國(guó)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(cè)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(shí)，較強(qiáng)的頻帶與HO 分子和羥基中的O—H 伸縮振動(dòng)有關(guān)；吸收頻帶為1630cm時(shí)，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(dòng)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(duì)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(duì)于產(chǎn)自晴隆的奧騰斯礦，當(dāng)K+Na=2.69 到3.09apfu 時(shí)，X 值接近0。

雙色磷氯鉛礦（特寫）