Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Алунит супертобы, калий темір негізгі сульфаты минералы.
Alunite supergroup, potassium iron basic sulfate mineral
Ярозит – химиялық формуласы KFe3(SO4)2(OH)6 болатын калий және үшвалентті темірдің (Fe III) негізгі сулы сульфаты. Бұл сульфат минералы темір сульфидтерінің тотығу нәтижесінде кен орындарында түзіледі. Ярозит көбінесе мырышты тазарту және байыту процесінде қосалқы өнім ретінде пайда болады, сондай-ақ қышқыл шахталық ағынды сулар мен қышқыл сульфатты топырақ орталарымен де байланысты.
Jarosite is a basic hydrous sulfate of potassium and ferric iron (Fe III) with a chemical formula of KFe3(SO4)2(OH)6. This sulfate mineral is formed in ore deposits by the oxidation of iron sulfides. Jarosite is often produced as a byproduct during the purification and refining of zinc and is also commonly associated with acid mine drainage and acid sulfate soil environments.
Физикалық қасиеттері
Ярозит тригональды кристалдық құрылымға ие және қатырғы, базальдық жарылысқа ұшырайды, оның қаттылығы 2,5–3,5, меншікті салмағы 3,15–3,26-ға тең. Ол жартылай мөлдірден толығымен мөлдір емесге дейін, шыныдай жылтырдан күңгіртке дейін болады, ал түсі қою сарыдан сарғыш қоңырға дейін өзгереді. Оны кейде лимонит немесе гоетитпен шатастыруға болады, олармен ол көбінесе госсанда (кен денесінің үстіндегі тотығу аймағы) кездеседі. Ярозит – калий-алюминий сульфатының, алюниттің темір аналогы.
Jarosite has a trigonal crystal structure and is brittle, with basal cleavage, a hardness of 2.5–3.5, and a specific gravity of 3.15–3.26. It is translucent to opaque with a vitreous to dull luster, and is colored dark yellow to yellowish brown. It can sometimes be confused with limonite or goethite with which it commonly occurs in the gossan (oxidized cap over an ore body). Jarosite is an iron analogue of the potassium aluminium sulfate, alunite.
Қатты ерітінділер сериясы
Алунит супертобына алунит, ярозит, будантит, крандаллит және флоренцит кіші топтары кіреді. Алунит супертобының минералдары бір-бірімен тең құрылымды және олардың арасында заміщення жүреді, нәтижесінде бірнеше қатты ерітінділер қатары пайда болады. Алунит супертобының жалпы формуласы AB3(TO4)2(OH)6 болып табылады. Алунит кіші тобында B – Al, ал ярозит кіші тобында B – Fe3+. Беудантит кіші тобының жалпы формуласы AB3(XO4)(SO4)(OH)6, крандаллит кіші тобы AB3(TO4)2(OH)5•H2O және флоренцит кіші тобы AB3(TO4)2(OH)5 немесе 6. Ярозит-алунит қатарында Al, Fe орнын баса алады және ярозит пен алунит арасындағы толық қатты ерітінді қатары, KAl3(SO4)2(OH)6, болуы мүмкін, бірақ аралық мүшелер сирек кездеседі. Копец (Чехия) табылған материалда Fe және Al мөлшері шамамен тең, бірақ ярозитте Al мөлшері әдетте аз. Ярозит шөгінді саздағы пирит тотығудан пайда болған кезде, K+ иондарының негізгі көздері – иллит, ісіп келмейтін саз немесе K фельдшпаты болады. Басқа геологиялық жағдайларда миканың өзгеруі де калийдің көзі болуы мүмкін. Ярозит-натроярозит қатарында Na кемінде Na/K = 1:2.4 дейін K иондарын заміщеннялайды, бірақ таза натрийлі соңғы мүше NaFe3(SO4)2(OH)6 табиғатта белгілі емес. Na > K минералдары натроярозит деп аталады. Соңғы мүшелердің (ярозит және натроярозит) қалыптасуына төмен температуралы орта, 100°C-тан төмен температура жағдайлары қолайлы. Бұл Аризона штатындағы Апекс кенішінен және Юта штатындағы Голд Хиллден алынған үлгілердегі ярозит пен натроярозиттің осцилляторлық зоналануымен көрсетілген. Бұл екі соңғы мүше арасында айқын араласу қабілетінің жоқтығын көрсетеді және ярозит пен натроярозит арасында толық қатардың болуы күмәнді. Гидронийярозитте гидроний ионы H3O+ да K+ иондарын заміщеннялай алады, гидроний ионының мөлшері артуы тор параметрінің c айқын төмендеуіне әкеледі, ал a параметрінде аз өзгеріс байқалады. Гидронийярозит тек сілтілік элементтері жетіспейтін ерітінділерден ғана қалыптасады, себебі сілтілік элементтеріне бай ярозит қалыптасуға бейім. A орнында моновалентті K+ ионын дивалентті катиондар да заміщеннялай алады. Заряд тепе-теңдігіне үш жолмен қол жеткізуге болады. Біріншіден, екі моновалентті катионды бір дивалентті катионмен заміщеннялап, A орнын бос қалдыру, мысалы, пломбогуммит Pb2+Al3(PO4)2(OH)5•H2O, крандаллит кіші тобының мүшесі. Екіншіден, B орнында дивалентті иондарды қосу, мысалы, осаризавайт Pb2+Cu2+Al2(SO4)2(OH)6, алунит кіші тобы және боверит Pb2+Cu2+(Fe3+,Al)2(SO4)2(OH)6, ярозит кіші тобы. Үшіншіден, дивалентті аниондарды тривалентті аниондармен заміщеннялау, мысалы, беудантит PbFe3+3(AsO4)3−(SO4)(OH)6, беудантит кіші тобы.
The alunite supergroup includes the alunite, jarosite, beudantite, crandallite and florencite subgroups. The alunite supergroup minerals are isostructural with each other and substitution between them occurs, resulting in several solid solution series. The alunite supergroup has the general formula AB3(TO4)2(OH)6. In the alunite subgroup B is Al, and in the jarosite subgroup B is Fe3+. The beudantite subgroup has the general formula AB3(XO4)(SO4)(OH)6, the crandallite subgroup AB3(TO4)2(OH)5•H2O and the florencite subgroup AB3(TO4)2(OH)5 or 6. In the jarosite alunite series Al may substitute for Fe and a complete solid solution series between jarosite and alunite, KAl3(SO4)2(OH)6, probably exists, but intermediate members are rare. The material from Kopec, Czech Republic, has about equal Fe and Al, but the amount of Al in jarosite is usually small. When jarosite forms from pyrite oxidation in sedimentary clays, the main sources of K+ are illite, a non swelling clay, or K feldspar. In other geological settings mica's alteration can also be a source of potassium. In the jarosite natrojarosite series Na substitutes for K to at least Na/K = 1:2.4 but the pure sodium end member NaFe3(SO4)2(OH)6 is not known in nature. Minerals with Na > K are known as natrojarosite. End member formation (jarosite and natrojarosite) is favoured by a low temperature environment, less than 100 °C, and is illustrated by the oscillatory zoning of jarosite and natrojarosite found in samples from the Apex Mine, Arizona, and Gold Hill, Utah. This indicates that there is a wide miscibility gap between the two end members, and it is doubtful whether a complete series exists between jarosite and natrojarosite. In hydroniumjarosite the hydronium ion H3O+ can also substitute for K+, with increased hydronium ion content causing a marked decrease in the lattice parameter c, although there is little change in a. Hydroniumjarosite will only form from alkali deficient solutions, as alkali rich jarosite forms preferentially. Divalent cations may also substitute for the monovalent cation K+ in the A site. Charge balance may be achieved in three ways. Firstly by replacing two monovalent cations by one divalent cation, and leaving an A site vacancy, as in plumbogummite, Pb2+Al3(PO4)2(OH)5. H2O, which is a member of the crandallite subgroup. Secondly by incorporating divalent ions in the B sites, as in osarizawaite, Pb2+Cu2+Al2(SO4)2(OH)6, alunite subgroup, and beaverite, Pb2+Cu2+(Fe3+,Al)2(SO4)2(OH)6, jarosite subgroup. Thirdly by replacing divalent anions with trivalent anions, as in beudantite, PbFe3+3(AsO4)3−(SO4)(OH)6, beudantite subgroup.
Тарих
Ярозит алғаш рет 1852 жылы Аугуст Брайтаупт Испаниядағы Сиерра Алмагрерадағы (Лос-Лобос, Куэвас-дель-Альмансора, Альмерия) Барранко-дель-Яросода сипаттаған. "Ярозит" атауы "jara" сөзінен туындайды, бұл – Сиеррада өсетін Cistus туысына жататын сары гүлдің испанша атауы. Минерал мен гүлдің түсі бірдей. Мексика қаласынан 30 миль (48 км) қашықтықта орналасқан, алты қабатты баспалдақ пирамидасы – Қауырсынды жылан ғибадатханасының астында диаметрі белгілі, жарозитпен қапталған құпия балшық шарлары табылды.
Jarosite was first described in 1852 by August Breithaupt in the Barranco del Jaroso in the Sierra Almagrera (near Los Lobos, Cuevas del Almanzora, Almería, Spain). The name jarosite is directly derived from "jara", the Spanish name of a yellow flower that belongs to the genus Cistus and grows in the sierra. The mineral and the flower have the same color. Mysterious spheres of clay, in diameter and covered with jarosite, have been found beneath the Temple of the Feathered Serpent, an ancient six level stepped pyramid 30 mile (48 km) from Mexico City.
Марсты зерттеу
Темір сульфаты мен ярозит үш марсиандық ровер – "Спирит", "Оппортунити" және "Кюриосити" арқылы анықталды. Бұл заттар Марс бетінде күшті тотығу ортасы басым екенін көрсетеді. 2009 жылдың мамыр айында "Спирит" ровері, қалыпты көрінетін топырақ қабаты астында жасырылған жұмсақ темір сульфатының үстінен өте бергенде батты. Темір сульфатының байланыс қабілеті өте төмен болғандықтан, ровердің дөңгелектері темір сульфатынан ровердің корпусын шығару үшін жеткілікті күш ала алмады. Роверді құтқару үшін бірнеше әдіс қолданылды, бірақ дөңгелектер темір сульфатына тым терең батып, ровердің корпусы Марс бетіне тіреліп, дөңгелектердің төмендегі материалға күш түсіруіне бөгет болды. JPL командасы "Спириттің" қозғалмалылығын қалпына келтіре алмағандықтан, бұл ровердің саяхатының аяқталуын білдірді.
Ferric sulfate and jarosite have been detected by three martian rovers: Spirit, Opportunity and Curiosity. These substances are indicative of strongly oxidizing conditions prevailing at the surface of Mars. In May 2009, the Spirit rover became stuck when it drove over a patch of soft ferric sulfate that had been hidden under a veneer of normal looking soil. Because iron sulfate has very little cohesion, the rover's wheels could not gain sufficient traction to pull the body of the rover out of the iron sulfate patch. Multiple techniques were attempted to extricate the rover, but the wheels eventually sank so deeply into the iron sulfate that the body of the rover came to rest on the Martian surface, preventing the wheels from exerting any force on the material below them. As the JPL team failed to recover the mobility of Spirit, it signified the end of the journey for the rover.
Антарктидадағы терең бұрғылау
Жерде ярозит көбінесе топырақтағы пириттің тотығуының соңғы сатысымен байланысты, сондай-ақ қышқыл жағдайлардың үстемдік ететін кен қалдықтарында да кездеседі. Күтпеген нәрсеге қарамастан, ярозит Антарктидадағы терең бұрғылау арқылы алынған мұз түйірлеріндегі ұсақ шаң бөлшектері түрінде шамалы мөлшерде табылды. Бұл таң қалдыратын жайтты 1620 метрлік мұз ядросының қабаттарында мұз дәуірінің циклдарын көрсете алатын нақты минералдарды іздеген геологтар анықтады. Геологтар ярозит шаңы Марстағы мұздықтардың ішінде жиналған болуы мүмкін деп болжайды. Дегенмен, бұл гипотеза даулы, себебі Марста ярозит кен орындары өте қалың болуы мүмкін (10 метрге дейін). Алайда, Марс – өте шаңды планета және Марста плиталық тектоника болмағандықтан, мұздық шаң ұзақ жылдар бойы жиналуы мүмкін.
On Earth, jarosite is mainly associated with the ultimate stage of pyrite oxidation in clay environment, and can also be found in mine tailings waste where acidic conditions prevail. Against all expectations, jarosite has also been fortuitously discovered in minute quantities in the form of small dust particles in ice cores recovered from a deep borehole in Antarctica. That surprising discovery was made by geologists who were searching for specific minerals capable of indicating ice age cycles within the layers of a 1620 meter long ice core. Geologists speculate that jarosite dust could also have accumulated within ice in glaciers on Mars. However, that hypothesis is a matter of controversy because, on Mars, jarosite deposits can be very thick (up to 10 meters). However, Mars is also a very dusty planet and, in the absence of plate tectonics on Mars, glacial dust deposits might have accumulated over long periods of time.
Материалдар ғылымында қолдану
Ярозит – AM3(OH)6(SO4)2 формуласындағы қосылыстардың кең отбасын білдіретін, көбірек қолданылатын термин, мұндағы A+ = Na, K, Rb, NH4, H3O, Ag, Tl және M3+ = Fe, Cr, V. Конденсацияланған материя физикасы және материалтануда олар геометриялық фрустрацияланған магниттермен байланысты кагоме тор құрылымына ие қабаттарды қамтиды.
Jarosite is also a more generic term denoting an extensive family of compounds of the form AM3(OH)6(SO4)2, where A+ = Na, K, Rb, NH4, H3O, Ag, Tl and M3+ = Fe, Cr, V. In condensed matter physics and materials science they are renowned for containing layers with kagome lattice structure, relating to geometrically frustrated magnets.