Висмут: образование, геология и разновидности
Поделиться
Геология висмута
Образование, геология и разновидности
Руководство для читателя о том, где образуется самородный висмут, почему он следует за развитыми гранитами и гидротермальными жилами, как его минеральное семейство изменяется у поверхности и почему знаменитые радужные кристаллы-хопперы обычно выращиваются из очищенного металла.
Содержание
Образование в кратком обзоре
Висмут — элемент поздней стадии во многих рудных системах. Он концентрируется в конечных, развитых частях гранитных магм и связанных с ними гидротермальных флюидов, затем оседает в трещинах, жилах, грейзенах, скарнах, пегматитах и полиметаллических минеральных ассоциациях.
Геология в одном предложении
Висмут предпочитает последний этап игнейных и гидротермальных систем: поздние флюиды, развитые граниты, открытые трещины и минеральные ассоциации, богатые серой, теллуром, оловом, вольфрамом, серебром, свинцом и медью.
Почему висмут оказывается там, где оказывается
Висмут ведет себя как элемент, предпочитающий концентрированную конечную жидкость, а не ранние минералы, формирующие породу. Поэтому он часто встречается с другими элементами поздней стадии руд, а не как обычный ранний минерал.
Постпереходный металл
Висмут — элемент группы 15. Во многих минералах он встречается в виде Bi(III), а при химических условиях, допускающих восстановление, может встречаться в виде самородного металла.
Аффинитет к сере и теллуру
Висмут легко связывается с серой и теллуром, образуя минералы, такие как висмутинит, Bi2S3, и фазы Bi-Te-S в группе тетрадиимита.
Фракционированные граниты
В развитых гранитах и пегматитах несовместимые элементы, такие как Bi, Sn, W, Mo, Li и F, концентрируются в конечных расплавах и флюидах.
Полезная мысленная картина: по мере того как гранит заканчивает кристаллизоваться, оставшаяся жидкость становится похожей на насыщенный минеральный сироп. Висмут, олово, вольфрам и родственные элементы могут перемещаться в этой жидкости и кристаллизоваться в открытых пространствах, трещинах и реактивных зонах контакта.
Низкая температура плавления висмута, около 271 °C, также важна. В некоторых рудных системах крошечные расплавы, богатые висмутом, могут мигрировать вдоль границ зерен и микротрещин, прежде чем затвердеть в виде капель, пленок и металлических пятен поздней стадии.
Геологические условия, содержащие висмут
Висмут наиболее характерен для эволюционировавших концов магматических систем и гидротермальных жил вокруг них. Его геологическое окружение часто включает минералы олова, вольфрама, молибдена, серебра, свинца, меди, теллура и мышьяка.
Гранитные купола и системы Sn-W
Гранитные купола, преобразованные в кварц-мусковит-топаз-грейзен, могут содержать касситерит, вольфрамит, флюорит, арсенопирит, висмутинит, теллуриды и родной висмут в кварцевых жилах и брекчиях.
Полиметаллические гидротермальные системы
Кварц-карбонатные жилы с галеной, сфалеритом, халькопиритом, пиритом, серебряными минералами, кобальт-никелевыми арсенидами и сульфосолями висмута могут содержать поздний родной висмут вдоль трещин.
Контактный метасоматизм
Там, где гранитные интрузии взаимодействуют с карбонатными породами, скарны могут содержать швеллит, вольфрамит, сульфиды и вспомогательные минералы висмута в кальциевых силикатных ассамбляжах.
Незначительно, но информативно
Гранитные пегматиты могут содержать крошечные капли родного висмута, фосфаты или теллуриды с содержанием висмута, а также вторичный бизмит или бизмутит в выветренных полостях.
Окисленные госсаны
Почвенная выветриваемость у поверхности может превращать сульфиды висмута в охристый бизмит и бледный бизмутит, часто смешанные с лимонитом, гетитом и другими оксидами железа.
Поздние флюиды, открытые трещины
Если в месторождении присутствуют эволюционировавшие граниты, поздние кварц-карбонатные жилы и комплекс минералов олова, вольфрама, серебра, свинца, меди или теллура, стоит рассмотреть наличие висмута.
Парагенезис и изменения
Парагенезис — это порядок формирования минералов. В системах с висмутом последовательность часто смещается от высокотемпературных теллуридов и сульфосолей к висмутиниту, позднему родному металлу и, наконец, к продуктам поверхностного окисления.
Визуальная подсказка: жёлто-коричневые земляные покрытия на жилах с висмутом могут быть бисмитом. Бледно-зелёные, бежевые или фисташковые корки в зонах окисления могут указывать на висмутит.
Формы и разновидности: природные, вторичные и выращенные в лаборатории
Слово «висмут» может означать сам родной элемент, более широкое семейство минералов висмута или знакомые радужные кристаллы, выращенные из очищенного металла Bi. Это связано, но не одно и то же.
Тонкие металлические проявления
Родной висмут может встречаться в виде зернистых или пластинчатых масс, тонких ламелл, мелких ромбовидных кристаллов, капель, жилок или редких ветвистых форм.
Свежий металл серебристо-белый с лёгким розоватым оттенком. Тонкая патина может добавить соломенно-золотистые или слабые радужные тона, но крупные эффектные радужные ступени — не обычная природная форма.
Рудные минералы и микромонты
Висмутинит, Bi2S3, является распространённым рудным минералом висмута и может встречаться в виде свинцово-серых призматических игл или зернистых масс.
Другие фазы, содержащие Bi, включают эмплектит, CuBiS2, айкинит, PbCuBiS3, виттихенит, Cu3BiS3, косалит и родственные сульфосоли.
Бисмит и висмутит
Бисмит, Bi2O3, обычно встречается в виде жёлто-коричневых земляных или ботриоидальных покрытий. Висмутит, Bi2O2CO3, может образовывать бледно-зелёно-бежевые корки или жилы в зонах окисления.
Настоящий Bi, выращенная геометрия
Радужные кристаллы в форме ступенек обычно получают путём плавления очищенного висмута и кристаллизации металла так, что края растут быстрее центров граней, образуя скелетные ступенчатые кристаллы.
Цвета возникают из-за тонкой плёнки оксида висмута. Правильное описание: выращенный в лаборатории кристалл висмута или искусственный кристалл висмута в форме ступенек. Материал — элементарный Bi; форма выращена человеком.
Типичные минеральные ассоциации
Минералы висмута редко встречаются в одиночку. Их спутники часто раскрывают геологическую обстановку ещё до того, как сам висмут становится очевиден.
Спутники олова и вольфрама
Кварц, мусковит, топаз, флюорит, турмалин, касситерит, вольфрамит, схелеит и арсенопирит могут сопровождать фазы висмута в грейзенах и связанных жилах.
Полиметаллические спутники
Галенит, сфалерит, халькопирит, пирит, тетрадимит-теннанит, родное серебро, кобальт-никелевые арсениды, кальцит и сидерит часто встречаются во многих жиловых системах.
Семейство висмута
Родной висмут, висмутинит, эмплектит, минералы серии айкинита, виттихенит, косалит, тетрадимит, теллуровисмутит и редкий малдонит, Au2Bi, все могут быть частью богатых висмутом ассамбляжей.
Примечание для микромонта: полиметаллические жилы могут содержать крошечные, но сложные сульфосольные ассамбляжи висмута. Лупа или микроскоп часто показывают больше, чем невооружённый глаз.
Обстановка → Внешний вид Матрицы
Используйте эту таблицу, чтобы связать геологическую обстановку с тем, как висмут, вероятно, будет выглядеть в породе.
| Геологическая обстановка | Типичное проявление висмута | Визуальные подсказки | Заметки читателей |
|---|---|---|---|
| Грейзеновые купола, олово-вольфрамовые | Пузырьки или жилки родного Bi, висмутинит и теллуриды Bi. | Кварц-богатые грейзеновые текстуры с мусковитом, флюоритом, топазом, касситеритом или вольфрамитом. | Ищите блестящие розово-серебристые пятна вдоль поздних кварцевых жил и трещин. |
| Полиметаллические гидротермальные жилы | Висмутинит, сульфосоли Bi и поздний родной Bi. | Кварц-карбонатные жилы с галеной, сфалеритом, халькопиритом, пиритом или серебряными минералами. | Многие природные проявления малы, но диагностичны, особенно под увеличением. |
| Скарны и контактные зоны | Вспомогательный родной Bi и висмутинит с олово-вольфрамовыми ассамбляжами. | Кальциево-силикатная матрица, шеелит при наличии и сульфидные микротрещины. | Висмут может появляться поздно и мелко; ультрафиолетовый свет помогает обнаружить шеелит в сопутствующем материале. |
| Гранитные пегматиты | Незначительный родной Bi и вторичный бисмутит или бисмит в выветрившихся полостях. | Кварц, полевой шпат, слюда и необычные бледные или охристые корки. | Выветрившиеся полости могут сохранять хрупкие вторичные минералы Bi. |
| Супергенные госсаны | Бисмит и бисмутит замещают сульфиды, содержащие висмут. | Жёлто-коричневые, бледно-зелёные, бежевые и богатые оксидами железа корки. | Эти материалы могут быть ломкими; обращайтесь с ними сухо и аккуратно. |
Представительные заметки по месторождениям
Минералы висмута встречаются во многих регионах с эволюционировавшими гранитами, олово-вольфрамовыми системами, скарнами, пегматитами и полиметаллическими жилами. Приведённые ниже заметки являются представительными, а не исчерпывающими.
Эрцгебирге и район Виттихен
Классические районы включают Шнееберг, Аннаберг и район Виттихен в Черном лесу. Район Виттихен особенно связан с сульфосолями Bi, такими как виттихенит, а также с родным Bi в минерализованных жилах Ag-Co-Ni.
Корнуолл
Грейзенизированные гранитные системы Корнуолла и олово-вольфрамовые жилы известны минералами, такими как касситерит, вольфрамит, висмутинит и локально родной висмут в кварцевых жилах.
Боливия и Перу
Анды с олово-серебряными поясами могут содержать богатый висмутинит с касситеритом и серебряными минералами. Родной висмут может встречаться локально на поздних стадиях жил.
Китай, Канада и США
Китайские олово-вольфрамовые провинции могут содержать висмутинит, теллуриды и вспомогательный родной висмут. Канада и США имеют разбросанные минералы Bi в полиметаллических жилах, вольфрамо-оловянных скарнах и пегматитах.
Полевой образец: висмут может встречаться там, где поздние, эволюционировавшие гранитные растворы имели время, подходящую химию и открытые трещины.
Заметки по полевой идентификации и описанию
Самое важное различие — между природным родным висмутом и лабораторно выращенным хоппер-висмутом. Они состоят из одного и того же элемента, но их геологическая история и видимая форма различаются.
Тонкий металл в матрице
Ищите серебристо-белые или слабо розовые металлические включения, хлопья, ламеллы или крошечные кристаллы в кварце, кальците или сульфидных жилах. Потускнение может быть соломенно-золотистым или слегка радужным.
Архитектурные ступени
Выразительные прямолинейные ступени, полые грани и яркие радужные оксидные цвета типичны для висмута, выращенного из расплавленного очищенного металла. Это настоящий висмут, но кристаллическая форма создана человеком.
Землистые корки и покрытия
Бисмит обычно имеет желто-коричневый и охристый цвет; бизмутит может быть бледно-зеленоватым, бежевым или фисташковым. Оба могут быть хрупкими в зонах окисления.
Четкая формулировка: используйте «самородный висмут» для природных образований и «лабораторно выращенный кристалл висмута» для хопперов, выращенных из расплавленного металла. Такое различие уважает и геологию, и искусство.
Часто задаваемые вопросы: образование, геология и разновидности висмута
Являются ли радужные кристаллы-хопперы природными?
Материал — это настоящий элементарный висмут, но драматичная морфология хопперов обычно искусственная. Природный самородный висмут редко образует крупные, чистые, геометрические ступенчатые кристаллы.
Где в природе можно найти самородный висмут?
Вероятные места залегания включают поздние кварц-карбонатные жилы возле развитых гранитов, грейзенизированные купола гранита, оловорудные и вольфрамовые скарны, пегматиты и полиметаллические жилы Ag-Pb-Zn. В таких местах ищите крошечные блестящие включения вдоль трещин.
Как изменяются сульфиды висмута на поверхности?
Они могут окисляться в бисмит, Bi2O3, и бизмутит, Bi2O2CO3, часто с оксидами железа. Ожидайте землянистые желто-коричневые покрытия, бледно-зеленоватые корки и тонкие окисленные образования.
Является ли лабораторно выращенный висмут «подделкой»?
Это не поддельный висмут. Это элементарный висмут, выращенный людьми в кристаллической форме. Лучшее описание — «лабораторно выращенный кристалл висмута», которое полностью отражает суть, не умаляя материал и не преувеличивая его природное происхождение.
Почему висмут часто встречается вместе с оловом и вольфрамом?
Висмут, олово, вольфрам, молибден, литий, фтор и родственные элементы могут концентрироваться в развитых гранитных системах и их поздних гидротермальных растворах. Общая геохимическая среда объясняет многие повторяющиеся минералогические ассоциации.
Висмут — это халькофильный элемент поздней стадии, который оседает в грейзенах, пегматитах, скарнах и полиметаллических жиловых системах. В природе он обычно встречается в виде скромного самородного металла и группы сульфидов, теллуридов, сульфосолей, оксидов и карбонатов. Близко к поверхности минералы висмута выветриваются в бисмит и бизмутит. Драматичные радужные кристаллы-хопперы, популярные в современных экспозициях, выращены из настоящего висмута и окрашены тонкой оксидной пленкой. Полная история становится богаче, когда рассказываются обе стороны: природная геология и искусственно выращенная геометрия.