Гарниерит — общее название зеленой никелевой руды, которая встречается в карманах и жилах в выветренных и серпентинизированных ультраосновных породах. Она образуется в результате латеритного выветривания ультраосновных пород и встречается во многих месторождениях никелевых латеритов в мире. Это важная никелевая руда, имеющая большой весовой процент NiO. [1] [2] Поскольку гарниерит не является допустимым названием минерала согласно Комиссии по новым минералам, номенклатуре и классификации (CNMNC), определенный состав или формула не были приняты повсеместно. Некоторые из предлагаемых составов представляют собой водные силикаты Ni- Mg [1] [3] общее название для гидросиликатов Ni-Mg, которые обычно встречаются в виде тесной смеси и обычно включают два или более из следующих минералов: серпентин , тальк , сепиолит , смектит или хлорит [4] и силикаты Ni-Mg с оксидом алюминия или без него, которые имеют рентгенодифракционные картины, типичные для серпентина, талька, сепиолита, хлорита, вермикулита или некоторой смеси из них всех. [5]
Различные исследования изучали состав гарниерита. В 1964 году было проведено исследование состава талькоподобного гарниерита и обнаружено, что состав близок к составам стевенсита и сепиолита , но с частичной заменой содержания Mg на Ni. [6] В 1973 году другое исследование показало, что химический анализ образцов гарниерита дает нестехиометрические формулы, которые можно свести к формулам, подобным формулам талька и серпентина . Авторы предложили формулу моногидрата талька (Mg,Ni) 3Si4O10 (OH) 2 · H2O для талькоподобного гарниерита. [4] Третье исследование обнаружило Mg, Si , Fe, Ni и Al в изученных образцах. Автор определил, что составы всех его образцов гарниерита лежат между серпентиновым рядом твердых растворов и сепиолитовым рядом твердых растворов. [5] В 2008 году еще одно исследование использовало рентгеновскую дифракцию для определения состава образцов гарниерита, собранных на руднике Фалькондо в Доминиканской Республике . Было обнаружено, что каждый из проанализированных образцов попал в одну из трех групп: группа Ni-тальк-виллемзеит (до 25 весовых процентов Ni), группа N- лизардит - непуит (до 34 весовых процентов Ni) и группа Ni-сепиолит- фалькондоит (до 24 весовых процентов Ni). [7] В 2011 году в последнем исследовании был использован анализ тонкой структуры расширенного рентгеновского поглощения ( EXAFS ) для определения состава образцов гарниерита. Было обнаружено, что гарниерит имеет почти полный твердый раствор между Ni- сепиолитом и фалькондоитом , при этом проанализированные образцы показали от 3 до 77 процентов состава фалькондоита. [2] По данным рентгеноструктурного и термического анализа, гарниериты уральских месторождений являются многофазными образованиями и состоят из серпентинитов ( пекораит 2McI, хризотил 2McI, хризотил 2OrcI, лизардит 6T, лизардит 1T, непоуит – никелевый лизардит 1T), хлоритов ( клинохлор IIB, сепиолит , палыгорскит ), глинистых минералов ( нонтронит , сапонит , монтмориллонит , вермикулит ), минералов слюдысупергруппа ( тальк , вилемсит, клинтонит , аннит , флогопит ) и кварц . Кальцит , соконит , бейделлит, галлуазит , томсонит , гётит , маггемит , опал , моганит , гексагидрит никеля , акцессорный магнезиохромит и ривсит входят в число спорадических минералов, обнаруженных в них. [8]
Гарниерит, как правило, является мелкозернистым минералом со слабой кристаллической структурой . [4] Параметры элементарной ячейки , найденные с помощью анализа просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), составляют 13,385(4), 26,955(9), 5,271(3) Å и 13,33(1), 27,03(2), 5,250(4) Å. Пространственная группа - Pncn. [7]
На основании только ионных радиусов и заряда Ni 2+ должен легко замещать Mg 2+ в октаэдрической координации . [3] [9] Тот факт, что Ni легко замещает Mg в гарниерите, объясняет, почему по мере увеличения содержания NiO содержание MgO уменьшается. Никель в гарниерите неравномерно распределен по всей структуре, а концентрируется в небольших зонах никеля, окруженных зонами магния. [2]
Гарниерит — это слоистый силикат . [4] [6] [10] Главное различие между серпентиноподобными и талькоподобными вариантами гарниерита заключается в расстоянии между слоями в структуре, которое можно увидеть в исследованиях рентгеновской порошковой дифракции . Серпентиноподобные варианты имеют базальные расстояния 7 Å, тогда как талькоподобные варианты имеют базальные расстояния 10 Å. [4] [6] При увеличении в 10 6 раз расстояния между слоями 7 и 10 Å (d(001)) очевидны и измеримы, причем расстояния 7 Å определены лучше, чем расстояния 10 Å. [10] 7 Å, серпентиноподобные минералы показывают частицы в форме стержней и трубок, а также пластинчатые частицы и пушистые частицы, которые, скорее всего, являются агрегатами, в то время как разновидность 10 Å показывает гораздо меньше вариаций в частицах, показывая только пластинчатые и пушистые формы с очень небольшим количеством трубчатых или стержневых частиц. Некоторые частицы показывают переслаивание с интервалами 7 и 10 Å. Нет никакой корреляции между содержанием NiO и формой частиц в минерале. [10] Гарниериты типа 7 Å обычно напоминают хризотил или лизардит по своей структуре, в то время как типы 10 Å обычно напоминают пимелит . [4] [10]
Гарниерит — это зеленый минерал, цвет которого варьируется от светло-желто-зеленого до темно-зеленого. [3] [5] Цвет обусловлен наличием никеля в структуре минерала магния. [4] Нумеаит (позже определенный как член семейства гарниерита) различается по твердости : от мягкого и хрупкого до достаточно твердого, чтобы из него можно было вырезать фигурки и тому подобное. [11] Некоторые виды гарниерита прилипают к языку и легко растворяются в воде или даже на языке. [11] Гарниерит обычно имеет колломорфную текстуру, типичную для минералов, которые заполняют открытые пространства из раствора . [7] В целом, более темные зеленые гарниериты имеют более высокое содержание Ni, более высокий удельный вес и более высокий средний показатель преломления, чем более светлые зеленые гарниериты, что, скорее всего, связано с включением большего количества Ni в их кристаллическую структуру . Удельный вес гарниерита колеблется приблизительно от 2,5 до 3. Средний показатель преломления гарниерита колеблется приблизительно от 1,563 до 1,601. [1]
Светлый гарниерит представляет собой изменение богатой оливином породы в глиноподобный минерал с низким содержанием никеля, светло-зеленый или ярко-зеленый гарниерит является результатом выщелачивания оксида марганца, магния, никеля и железа из исходного темно-зеленого гарниерита, богатого никелем, который был отложен грунтовыми водами. [1] Это приводит к очень частому появлению гарниерита в виде заполнений трещин жил толщиной от миллиметра до сантиметра или в виде ткани или покрытий на руднике Фалькондо в Доминиканской Республике. [7] [12] Рентгеновская дифракция образцов из этой шахты показывает, что жилы гарниерита включают сепиолит-фалькондоит и кварц ( хризопраз , зеленая разновидность кварца с содержанием никеля менее 2 весовых %). [7] Брекчии , обнаруженные в разломах на руднике Фалькондо, содержат обломки гарниерита, сцементированные вторичным отложением гарниерита, что свидетельствует о синтектоническом отложении гарниерита. [7] В отложениях гарниерита около Риддла, штат Орегон , гарниерит обнаружен как продукт выветривания подстилающего перидотита , при этом толщина слоя гарниерита составляет от 50 до 200 футов (от 15 до 61 м). [1]
Жюль Гарнье , французский геолог, опубликовал свою работу по геологии Новой Каледонии в 1867 году, объявив об открытии там никеля. [3] Гарниерит был назван в честь Жюля Гарнье в статье Арчибальда Ливерсиджа в 1874 году. [1] Когда Ливерсидж отправил копию своей статьи Гарнье, Гарнье ответил, что новый минерал нумеит, описанный в статье, очень похож на минерал, который он описал в своей статье 1869 года. Ливерсидж решил назвать новый минерал гарниеритом в честь Гарнье и дал название нумеит второму минералу, найденному в той же общей области в Новой Каледонии. [1] [11]