Kupari: Muodostuminen, Geologia ja Lajit

Mineraalin tunnistus

Alkuperäinen kupari on metalli kivilajissa

Cu

Alkuperäinen kupari on kuparia, joka esiintyy luonnostaan metallisena alkuaineena Cu. Toisin kuin kalkopyriitti, bornitti, kalkosiitti, kupriitti, malakiitti tai atsuriitti, alkuperäinen kupari ei ole kemiallisesti sitoutunut rikkiin, happeen, karbonaattiin tai fosfaattiin lopullisessa mineraalirakenteessa. Tämä tekee siitä visuaalisesti tunnistettavan tuoreena: lämmin metallinen oranssinpunainen kuparinruskea, usein tummuen ruskeaksi, mustaksi, punaiseksi, vihreäksi tai sinivihreäksi pintojen hapettuessa ja karbonaattimineraalien kehittyessä.

Sen geologia on tarina kemiasta ja ajoituksesta. Kuparin on liuottava, kulkeuduttava ja pelkistyttävä takaisin metalliksi ennen kuin rikki tai karbonaatti sitoo sen. Rikkaimmat alkuperäiskuparijärjestelmät eivät ole sattumanvaraisia kipinöitä kivessä; ne ovat paikkoja, joissa nesteen kulkureitit, seinäkiven kemia, huokoisuus ja redoksirajat kohtaavat.

Metallinen, taottava ja johtava

Kupari on alkuperäinen metalli, jolla on korkea johtavuus ja pinta, joka tallentaa käsittelyn, ilman ja kosteuden vaikutukset. Näytteissä tuo muuttuva pinta on osa sen luonnetta.

Syntynyt geokemiallisen rajoituksen seurauksena

Alkuperäinen kupari esiintyy todennäköisimmin siellä, missä rikki on rajoitettua ja pelkistävät olosuhteet riittävän vahvat palauttamaan liuenneet kuparionit takaisin Cu-muotoon.⁰.

Keskeinen ajatus

Kupari muuttuu alkuperäismetalliksi, kun järjestelmässä on tarpeeksi kuparia, tarpeeksi pelkistystä sen saostamiseksi eikä liikaa rikkiä, joka vetäisi sen ensin sulfidimineraaleihin.

Muodostuminen

Kolme pääreittiä alkuperäiselle kuparille

suolaliuoksesta metalliin

Alkuperäinen kupari voi muodostua useissa geologisissa ympäristöissä, mutta kulkureitit noudattavat yhteistä kaavaa: kupari liukenee, kulkeutuu kiven läpi ja saostuu, kun kemiallinen ympäristö muuttuu. Kolme laajaa mekanismia selittävät suurimman osan keräilijä- ja malmiesimerkeistä.

Basalttiperäisen hydrotermisen saostuman muodostuminen

Kuumat suolat liikkuvat kuplivien tulvabasalttien, halkeamien ja läpäisevien laavakerrostumien läpi. Rautapitoinen basaltti, pelkistyneet nesteet ja avoimet amygdalit luovat paikkoja, joissa Cu²⁺ voi pelkistyä metalliseksi kupariksi. Lake Superiorin alkuperäisen kuparin alue on klassinen laajamittainen esimerkki.

Supergeeninen pelkistyminen rapautuneissa malmivyöhykkeissä

Pinnan lähellä rapautuminen hajottaa kuparisulfideja ja vapauttaa liukoista kuparia. Kuparipitoinen vesi liikkuu alaspäin, kunnes kohtaa pelkistäviä aineita kuten orgaanista ainesta, pelkistynyttä rautaa tai aiempia sulfideja. Tällä rajapinnalla alkuperäinen kupari voi muodostua kuoriksi, levyiksi, langoiksi tai korvaaviksi mineraaleiksi.

Vähärikkiset suonet ja skarn-ympäristöt

Suonissa, karbonaattikivissä ja skarn-järjestelmissä hydrotermiset nesteet voivat sisältää kuparia mutta olla suhteellisen vähärikkisiä. Rajoitetun hapen ja suotuisan pH:n vallitessa kupari voi saostua metallina kalkkiitin, kvartsin, epidotin, diopsidin tai granaattia sisältävien yhdistelmien kanssa.

Kasvutila ohjaa muotoa

Avoimet ontelot suosivat lankoja, haarautuvia suihkuja ja kiteitä. Tasaiset halkeamat suosivat levyjä ja lautoja. Tiheät huokosverkostot ja kerrostumat tuottavat dendriittisiä lehtiä ja kalvoja.

Geokemia

Eh, pH ja kuparin ympärillä käytävä vetokilpailu

redoksirintama

Geologit kuvaavat vesi-kivi-kemiaa termeillä kuten Eh, joka viittaa redoksipotentiaaliin, ja pH, joka kuvaa happamuutta tai emäksisyyttä. Alkuperäisen kuparin kohdalla tärkein kysymys on, kohtaako liuennut kupari ympäristön, joka voi pelkistää sen metalliksi ennen kuin se muodostaa toisen kuparimineraalin.

Pelastavissa, vähärikkisissä olosuhteissa metallinen Cu⁰ voi olla vakaa. Lisää runsaasti rikkiä, ja kupari muodostaa todennäköisesti sulfideja kuten kalkosiitti, bornitti tai kalkopyriitti. Lisää happea, vettä ja hiilidioksidia pinnan lähellä, ja kupari muuttuu todennäköisemmin malakiitiksi tai atsuriitiksi. Lisää klooripitoista kosteutta varastoinnissa, ja kupari voi kehittää aggressiivisia korroosiotuotteita, joita on vaikea pysäyttää.

Pinnan väri on kemiaa liikkeessä

Tuore kupari voi olla kirkkaan ruusunpunainen-oranssi. Aika, happi, kosteus ja hiilidioksidi voivat muuttaa pintaa ruskean, punaisen, mustan, vihreän ja sinivihreän sävyihin riippuen pinnalle muodostuvista mineraaleista.

Kemialliset olosuhteet ja todennäköiset kuparituotteet
Kunto	Todennäköinen tulos	Miltä se näyttää
Pelastava, vähärikkinen	Alkuperäinen kupari pysyy vakaana tai saostuu liuoksesta.	Metalliset kuparilangat, lehdet, massat, levyt ja kiteet.
Pelastava, rikki-rikas	Kupari suosii sulfideja.	Kalkosiitti, bornitti, kalkopyriitti ja niihin liittyvät pronssinmustat mineraalit.
Hapettava, karbonaattipitoinen	Kuparin karbonaatit ja oksidit muodostuvat pinnalla tai sen lähellä.	Malakiitti, atsuriitti, kupriitti, tenoriitti ja patinoitunut alkuperäinen kupari.
Klooripitoista ja kosteaa	Epävakaa korroosio voi kehittyä varastoiduissa näytteissä.	Jauhemaista tai toistuvaa vihreänsinistä korroosiota, erityisesti saastuneissa kappaleissa.

Varastoympäristöt

Missä alkuperäinen kupari kasvaa

isäntä kivet

Ympäristö ohjaa kuparin muotoa. Basaltit tarjoavat kuplia ja halkeamaverkostoja; konglomeraatit huokoisia kivikerroksia; rapautuneet sulfidiesiintymät kuparipitoisia laskeutuvia liuoksia; karbonaattisuonet ja skarnit reaktiivista kemiaa; punaiset kerrostumat pitkät redoksirajoja.

Tärkeimmät luonnonkuparin esiintymisympäristöt
Ympäristö	Isäntäkivet ja olosuhteet	Rakenteet ja vihjeet
Basalttiamygdalit ja halkeamat	Tulvabasalttit; kuplat, halkeamat ja matala-rikkiset suolaliuokset reagoivat pelkistävän basalttin kanssa.	Langat, lehdet, massat ja ontelotäytteet prehniitin, pumpellyiitin, epidotin, kalkkiitin, kvartsin tai datoliitin kanssa.
Konglomeraattisuonukset	Huokoiset kivikerrokset, jotka kuljettavat altaan suolaliuoksia redoksireaktiivisten pintojen läpi.	Kupari, joka sementoi kiviä, levymäisiä levyjä, kiven kuoria ja epätavallisen raskaita ohuita näytteitä.
Supergeeniset hapettumisvyöhykkeet	Kuparisulfaattien lähellä pinnan rapautuminen; laskeutuvat kupariliuokset kohtaavat pelkistävää materiaalia.	Kuoret, levyt, langat, korvaumat ja luonnonkupari malakiitin, atsuriitin, kupriitin tai tenoriitin kanssa.
Matala-rikkiset suonukset ja skarnit	Karbonaatit ja hydrotermiset nesteet, joissa on vähän rikkiä, usein neutraaleja tai lievästi emäksisiä.	Terävät kiteet, spinelli-lain kaksoiskiteet ja aggregaatit kalkkiitin, kvartsin, diopsidin, epidotin tai granaatin kanssa.
Punaiset kerrostumat ja mustat liuskeet	Sedimenttialtaat, joissa kuparipitoiset nesteet kiinnittyvät redoksirajoilla huokoisissa kerroksissa.	Hajautumat, levyt, pienet lehdet ja luonnonkupari lähellä kalkopiittia tai bornia.

Kenttävihje

Kuplabasaltti, jossa on vaaleanvihreää prehniittiä, epidotia, pumpellyiittiä tai zeoliittimaisia ontelomineraleja, on klassinen paikka tutkia kuparia tarkasti.

Muodot

Lehdet, langat, nupukat, kaksoiskiteet ja metalliverkostot

kasvumuoto

Luonnonkuparia arvostetaan yhtä paljon muodon kuin värinkin vuoksi. Koska se kasvaa metallina onteloissa, halkeamissa ja huokosissa, se usein tallentaa ympäröivän kiven geometrian.

Dendriittinen ja lehtimäinen kupari

Haarautuvat, puumaiset levyt kasvavat kerrostumien, halkeamapintojen ja huokosverkostojen suuntaisesti. Ne voivat näyttää saniaismaisilta, luurankomaisilta tai pitsireunaisilta.

Kuparilangat

Hiuksenhienot tai köysimäiset langat muodostuvat, kun kupari kasvaa avoimiin onteloihin tai kapeisiin reitteihin tasaisessa nestevirtauksessa.

Massiivinen ja nupukkuinen kupari

Pyöreät, raskaat massat voivat muodostua maan alla tai jäätikön kuljettamana kelluvana kuparina. Reunat voivat pehmentyä kuljetuksen tai rapautumisen seurauksena.

Kiteet ja spinelli-lain kaksoiskiteet

Kupari kiteytyy isometrisessä järjestelmässä ja voi muodostaa kuutioita, dodekaedrisia muotoja ja kaksinkertaisia tähtimäisiä aggregaatteja.

Levyt ja laikut

Ohuet metallilevyt vuoraavat halkeamia, peittävät kiviä tai täyttävät litteitä saumakohtia. Jotkut säilyttävät herkkiä reikiä ja reunarakenteita.

Kupari-hopea -kasvut

Luonnonkupari voi kasvaa yhdessä luonnonsilverin kanssa, muodostaen keräysmateriaalin, jota usein kutsutaan "puoliveriseksi" kupariksi. Tarkka kuvaus on Cu–Ag -kasvu.

Kaiverretut kupariverkostot

Jotkut dramaattiset ”pitsikuparit” valmistetaan poistamalla hauras matriksi paljastaakseen luonnollisen metalliverkoston. Rakenne voi olla geologinen, kun taas paljastunut pitsimäinen ulkonäkö on osittain jalokivivalmistuksen tulosta.

Korvausrakenteet

Pseudomorfit ja mineraalit kuparin jälkeen

vanha muoto, uusi kemia

Pseudomorfi säilyttää yhden mineraalin muodon korvaten sen kemian toisella. Alkuperäinen kupari ja sen muuntumistuotteet tuottavat joitakin mieleenpainuvimmista esimerkeistä kuparigeologiassa.

Kupari aragoniitin jälkeen

Erityisesti Corocoron tyylisestä punakerroksisesta mineralisaatiosta tunnettu metallinen kupari voi korvata säteilevän aragoniitin ja säilyttää piikikkäät tai pseudo-kuusikulmaiset muodot.

Kupriitti kuparin jälkeen

Punainen kupriitti voi korvata alkuperäisen kuparin säilyttäen haarautuvat, levymäiset tai lankamaiset muodot, luoden vaikutelman kuparin haamusta punaisen oksidin alla.

Malakiitti ja atsuriitti kuparin jälkeen

Vihreät ja siniset kuparikarbonaatit voivat peittää tai osittain korvata kuparin kosteissa, karbonaattipitoisissa hapettuneissa vyöhykkeissä.

Hopea kuparin kanssa tai kuparin päällä

Alkuperäinen hopea voi kasvaa kuparin päälle, kasvaa sen kanssa tai osittain korvata kuparin. Hopean kärjet, kuoret ja kontrastoivat metalliset vyöhykkeet ovat erityisen arvostettuja, kun ne ovat stabiileja ja hyvin dokumentoituja.

Lukemisen korvaukset

Informatiivisimmat näytteet näyttävät sekä muodon että siirtymän: metallinen kupari, oksidi, karbonaatti ja siihen liittyvät mineraalit kaikki näkyvissä yhdessä pienessä geokemiallisessa sarjassa.

Paikkakunta-atlas

Klassiset lähteet ja niiden tunnusmerkit

paikka ja rakenne

Keweenaw-niemi, Michigan, Yhdysvallat

Lake Superiorin alkuperäiskuparialue on vertailukohta basalttiamygdaaleille, konglomeraattisuonille, suurille massoille, levyille, langoille ja Cu–Ag ”puoliveri” näytteille. Prehniitti, epidoti ja datoliitti ovat tuttuja kumppaneita.

Onganja-kaivos, Namibia

Tunnettu erinomaisista spinelli-kaksoskuparikiteistä ja terävistä aggregaateista, usein kalsiitin, kupriitin tai muiden hapettuneiden kupariyhdistelmien kanssa.

Uralvuoret, Venäjä

Historialliset suonikupariesiintymät ovat tuottaneet elegantteja kiteitä, lankoja ja patinoituneita kappaleita, erityisesti karbonaatti- ja hydrotermisissä ympäristöissä.

Corocoro, La Paz, Bolivia

Klassinen punakerroksinen kuparilähde, erityisen kuuluisa kuparista aragoniittipseudomorfien jälkeen ja houkuttelevista metallilevyistä.

Arizona, Yhdysvallat

Supergeeniset vyöhykkeet porfyyrikuparialueilla, kuten Ray ja Morenci, voivat tuottaa levyjä, lankoja ja kuoria malakiitti-, atsuriitti- ja kupriittiyhdistelmien kanssa.

Cornwall ja Devon, Yhdistynyt kuningaskunta

Historialliset kuparialueet, joissa on suonirakenteita, patinoituneita levyjä, kiteitä ja klassisia brittiläisiä kaivosyhdistelmiä.

Kupferschiefer-allas, Puola ja Saksa

Sedimenttiset kuparijärjestelmät voivat sisältää levittäytymiä, levyjä ja alkuperäistä kuparia lähellä kalkosiittia, bornia ja muita kuparisulfaattimineraaleja.

Kaivostoiminnan jälkeiset kuparikasvustot

Jotkut stalaktiittiset tai herkät kuparimuodostumat kasvavat kaivostoiminnan jälkeen tunneleissa ja kaivoksissa. Ne ovat mineraalinäytteitä, mutta parhaiten kuvattavissa kaivostoiminnan jälkeisinä muodostumina.

Yhdistelmät

Mineraalit, jotka kulkevat kuparin mukana

kumppanit

Kupari esiintyy harvoin ilman geologista seuraa. Sen kumppanimineraalit paljastavat isäntäympäristön ja näytteen hapettumishistorian. Kirkas kuparilanka kalkiitin kanssa kertoo eri tarinan kuin tumma levy malakiitin ja atsuriitin kanssa tai massiivinen Keweenawin kupari prehniitin ja datoliitin kanssa.

Yleiset kumppanit ympäristön mukaan
Ympäristö	Yleiset kumppanit	Mitä ne viittaavat
Basalttikupari	Prehniitti, pumpellyiitti, epidoti, kloriitti, kalkiitti, kvarts, datoliitti.	Matala-lämpötilainen hydroterminen muutos basalttissa ja onteloiden täyttyminen.
Supergeeninen kupari	Kupriitti, tenoriitti, malakiitti, atsuriitti, krisokolla ja rautaoksidit.	Sään vaikutus, hapettuminen ja liikkuminen lähellä pintaa olevissa redoks-alueissa.
Suonikupari ja skarnikupari	Kalkiitti, kvarts, epidoti, diopside, granaatti ja paikallisesti hopea.	Matala-rikkiset hydrotermiset liuokset ja reaktiiviset karbonaatti- tai kalkkisiilikattiset isäntäkivet.
Sedimenttikupari	Kalkopiiriitti, borniitti, bitumimateriaali, karbonaatit ja punakerroksiset isäntäkivet.	Pelkistyminen altaan redoks-rajapinnoilla ja huokoisilla kerroksilla.

Keräily ja arviointi

Kuinka lukea alkuperäinen kuparinäyte

muoto, patina, alkuperä

Mikä herättää kiinnostusta

Erilainen morfologia: langat, dendriitit, levyt, kiteet tai spinelli-kaksoset.
Vakaa ja houkutteleva patina ilman jauhautumista tai toistuvaa korroosiota.
Vahvat mineraaliyhdistelmät, erityisesti prehniitti, datoliitti, kupriitti, hopea, kalkiitti tai malakiitti.
Selkeät paikallisuustiedot: kaivos, alue, taso tai kokoelmahistoria, jos saatavilla.
Luonnollinen muoto säilytetty liiallisesta puhdistuksesta tai ylikiillotuksesta välttäen.

Mitä tarkastella huolellisesti

Reunat ja kolot vahalle, lakalle, liimalle tai valmistelumerkeille.
Vihreä jauhemaisen korroosion esiintyminen, erityisesti kloridisaastuneissa kappaleissa.
Syövytyksellä valmistetut ”pitsimäiset” kappaleet, jotka voivat olla kauniita, mutta tulisi kuvata valmistelluiksi.
Kiillotetut nystyt myydään ilman kontekstia, erityisesti kun paikallisuusväitteet ovat epämääräisiä.
Irtonaiset, haurastuneet langat, jotka saattavat tarvita suojatun kiinnityksen.

Kuvaus, joka auttaa lukijoita

Vahva kuvaus nimeää muodon, ympäristön ja käsittelyn: ”Alkuperäinen kuparilangan aggregaatti kalkiitin kanssa, Onganja-kaivos, Namibia” tai ”Syövytty alkuperäinen kupariverkosto basalttimatriisissa, valmisteltu pitsimäisen rakenteen paljastamiseksi.”

Hoito ja säilytys

Kuparin vakaana pitäminen ilman sen tarinan pyyhkimistä

kuiva säilytys

Alkuperäinen kupari on metallina kestävä, mutta sen pinta on kemiallisesti aktiivinen. Jotkut patinat ovat vakaita ja toivottavia; jotkut korroosiot vahingollisia. Hoidon tulee suojella näytettä ilman, että merkityksellinen geologinen rakenne katoaa.

Tavallinen käsittely

Käsittele puhtain, kuivin käsin tai käsinein. Ihon öljyt ja suolat voivat jättää jälkiä ja edistää epätasaista tummumista.

Puhdistus

Pyyhi varovasti pehmeällä harjalla tai liinalla. Jos kosteus on tarpeen, käytä mahdollisimman vähän tislattua vettä, kuivaa välittömästi ja vältä liotusta.

Vältä

Älä käytä suolaa, etikkaa, valkaisuainetta, ammoniakkia, happamia liuoksia tai voimakkaita kiillotusaineita mineraalinäytteisiin. Ne voivat aiheuttaa toistuvaa korroosiota tai tuhota patinan.

Säilytys

Säilytä kuivassa, vakaassa ympäristössä, poissa kloridisaasteesta, kosteista laatikoista, reaktiivisesta puusta, happamasta paperista ja voimakkaista kosteuden vaihteluista.

Patina

Vakaa ruskea, punainen, musta tai vihreä patina voi olla osa näytteen identiteettiä. Poista vain epävakaa tai vahingoittava korroosio.

Hauraat muodot

Johtimia ja dendriittisiä näytteitä voi tarvita esittelylaatikon, tukitelineen tai pehmustetun tarjottimen, jotta ne eivät tartu kiinni tai muutu muodoltaan.

Säilytysmenetelmä

Säilytä ennen kiillotusta. Näyte, joka säilyttää luonnollisen muotonsa, patinansa ja sijaintiyhteytensä, on usein merkityksellisempi kuin kiillotettu, anonyymiksi muuttunut näyte.

Usein kysyttyä

Luonnonkuparin geologian kysymyksiä

nopeat vastaukset

Onko luonnonkupari aina rapautumistuote?

Ei. Monet esiintymät ovat supergeenisiä, eli ne muodostuvat lähellä pintaa tapahtuvan rapautumisen aikana, mutta laajamittainen luonnonkupari voi myös saostua kuparipitoisista hydrotermisistä liuoksista basalttialueilla ja vähän rikkiä sisältävissä suonissa.

Miksi Lake Superiorin kuparialue on niin merkittävä?

Se on klassinen basalttiperäinen hydroterminen järjestelmä, jossa luonnonkuparia esiintyy amygdaaleissa, halkeamissa ja konglomeraattijuonissa. Se tuotti massiivista kuparia, johtimia, levyjä ja kuuluisia kupari-hopea-seoskasvustoja.

Miksi rikki on niin tärkeää?

Kun rikkiä on runsaasti pelkistävissä olosuhteissa, kupari muodostaa yleensä sulfideja kuten kalkosiittiä, bornia tai kalkopyriittiä. Luonnonkupari on todennäköisempää, kun rikkiä on vähän.

Mikä on ”puoliverinen” kuparinäyte?

Se on keräilijöiden termi luonnonkuparille, joka on kasvanut yhdessä luonnonhopean kanssa. ”Cu–Ag seoskasvusto” on selkein kuvaava nimike.

Miksi jotkut näytteet muodostavat johtimia, kun toiset muodostavat levyjä?

Avoimet ontelot ja tasainen nestevirtaus edistävät johtimien ja oksien muodostumista. Tasaiset halkeamat suosivat levyjen ja levyjen muodostumista. Tiheät huokosverkostot ja kerrostumat voivat tuottaa dendriittisiä lehtiä.

Ovatko kaivoksissa kasvaneet kuparistalaktiitit luonnollisia?

Ne voivat muodostua mineraaliprosessien kautta kaivostoiminnan jälkeen tunneleissa tai kaivoksissa. Ne ovat aitoja mineraalikasvustoja, mutta selkein kuvaus on ”kaivostoiminnan jälkeinen muodostuma.”

Voiko kuparia kirkastaa turvallisesti?

Mineralinäytteille aloita kuivalla pölyjenpoistolla ja pehmeällä liinalla. Vältä suolaa, etikkaa, valkaisuainetta, ammoniakkia ja kovia kiillotusaineita. Kirkastuksen ei koskaan tulisi poistaa diagnosoivaa rakennetta, siihen liittyviä mineraaleja tai vakaata patinaa.