บิสมัธ: การก่อตัว, ธรณีวิทยา และชนิดต่าง ๆ
แบ่งปัน
ธรณีวิทยาของบิสมัท
การก่อตัว ธรณีวิทยา และชนิด
คู่มือสำหรับผู้อ่านเกี่ยวกับที่มาของบิสมัทธรรมชาติ ทำไมมันจึงตามแกรนิตที่พัฒนาแล้วและเส้นแร่ไฮโดรเทอร์มอล วิธีที่ครอบครัวแร่ของมันเปลี่ยนแปลงใกล้ผิวโลก และทำไมผลึกฮอปเปอร์สีรุ้งที่มีชื่อเสียงมักปลูกจากโลหะที่ผ่านการกลั่น
สารบัญ
การก่อตัวในภาพรวม
บิสมัทเป็นธาตุระยะท้ายในระบบแร่หลายชนิด มันรวมตัวในส่วนสุดท้ายที่พัฒนาแล้วของแมกม่าแกรนิตและของเหลวไฮโดรเทอร์มอลที่เกี่ยวข้อง จากนั้นจะตกตะกอนในรอยแตก เส้นแร่ กรีเซน สการ์น เพกมาติต และชุดแร่พอลิเมทัลลิก
ธรณีวิทยาในประโยคเดียว
บิสมัทชอบการกระทำขั้นสุดท้ายของระบบอิญีอัสและไฮโดรเทอร์มอล: ของเหลวระยะท้าย แกรนิตที่พัฒนาแล้ว รอยแตกเปิด และชุดแร่ที่อุดมด้วยกำมะถัน เทลลูเรียม ดีบุก วูฟเฟน เงิน ตะกั่ว และทองแดง
ทำไมบิสมัทจึงไปในที่ที่มันไป
บิสมัทมีพฤติกรรมเหมือนธาตุที่ชอบของเหลวเข้มข้นในระยะท้ายมากกว่าการเป็นแร่ที่ก่อตัวในหินระยะแรก นี่คือเหตุผลที่มันมักพบร่วมกับธาตุแร่ในระยะท้ายมากกว่าที่จะเป็นแร่ทั่วไปในระยะแรก
โลหะหลังการเปลี่ยนแปลง
บิสมัทเป็นธาตุในกลุ่ม 15 ในแร่หลายชนิดจะพบในรูป Bi(III) และสามารถพบในรูปโลหะธรรมชาติเมื่อสภาพเคมีเอื้อต่อการลด
ความชอบของกำมะถันและเทลลูเรียม
บิสมัทจับตัวได้ง่ายกับกำมะถันและเทลลูเรียม สร้างแร่เช่นบิสมัทินีต์ Bi2S3, และเฟส Bi-Te-S ในกลุ่มเทตราไดไมต์
แกรนิตที่แยกส่วน
ในแกรนิตและเพกมาติตที่พัฒนาแล้ว ธาตุที่ไม่เข้ากันได้เช่น Bi, Sn, W, Mo, Li และ F จะรวมตัวกันในของเหลวและการหลอมเหลวขั้นสุดท้าย
ภาพจินตนาการที่ช่วยให้เข้าใจ: เมื่อแกรนิตตกผลึกเสร็จของเหลวที่เหลือจะกลายเป็นเหมือนน้ำเชื่อมแร่ธาตุที่เข้มข้น บิสมัท ดีบุก วูฟเฟน และธาตุที่เกี่ยวข้องสามารถเคลื่อนที่ในของเหลวนั้นและตกผลึกในช่องว่าง รอยแตก และโซนสัมผัสที่มีปฏิกิริยา
จุดหลอมเหลวต่ำของบิสมัท ประมาณ 271 °C ก็มีความสำคัญ ในบางระบบแร่ บิสมัทที่ละลายได้เล็กน้อยสามารถเคลื่อนที่ตามขอบเม็ดแร่และรอยแตกเล็กๆ ก่อนจะแข็งตัวเป็นเม็ด ฟิล์ม และแผ่นโลหะช่วงปลาย
สภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยาที่มีบิสมัท
บิสมัทเหมาะสมที่สุดในช่วงปลายของระบบอิญีเนียสและเส้นแร่ไฮโดรเทอร์มอลรอบๆ บริเวณนั้น มักพบร่วมกับแร่ดีบุก ทังสเตน โมลิบดีนัม เงิน ตะกั่ว ทองแดง เทลลูเรียม และแร่สารหนู
คูโพลแกรนิตและระบบดีบุก-ทังสเตน
คูโพลาของแกรนิตที่เปลี่ยนเป็นเกรียเซนควอตซ์-มุสโคไวต์-โทแพซ อาจมีแคสซิเทอไรต์ วูลแฟรมไนต์ ฟลูออไรต์ อาร์เซโนไพไรต์ บิสมัทไนต์ เทลลูไรด์ และบิสมัทธรรมชาติในเส้นแร่ควอตซ์และเบรเชีย
ระบบไฮโดรเทอร์มอลหลายโลหะ
เส้นแร่ควอตซ์-คาร์บอเนตที่มีกาเลนา สเฟเลอไรต์ แคลโคไพไรต์ ไพไรต์ แร่เงิน อาร์เซไนด์โคบอลต์-นิกเกิล และซัลโฟซอลต์บิสมัท อาจมีบิสมัทธรรมชาติช่วงปลายตามรอยแตก
เมตาโซแมทิซึมแบบสัมผัส
เมื่อแกรนิตแทรกซึมทำปฏิกิริยากับหินคาร์บอเนต สการ์นอาจมีสเคลอไรต์ วูลแฟรมไนต์ ซัลไฟด์ และแร่บิสมัทเสริมในกลุ่มแร่แคลซิลิเกต
เล็กน้อยแต่บ่งชี้ได้ดี
เพกมาไทต์แกรนิตอาจมีเม็ดบิสมัทธรรมชาติขนาดเล็ก ฟอสเฟตหรือเทลลูไรด์ที่มีบิสมัท และบิสไมต์หรือบิสมัทไทต์รองในโพรงที่ผุกร่อน
กอซแซนที่ถูกออกซิไดซ์
การผุกร่อนใกล้พื้นผิวสามารถเปลี่ยนซัลไฟด์ของบิสมัทให้กลายเป็นบิสไมต์สีเหลืองอ่อนและบิสมัทไทต์สีจาง มักผสมกับไลโมไนต์ โกไทต์ และเหล็กออกไซด์อื่นๆ
ของเหลวช่วงปลาย รอยแตกเปิด
ถ้าสภาพแวดล้อมมีแกรนิตที่พัฒนาแล้ว เส้นแร่ควอตซ์-คาร์บอเนตช่วงปลาย และกลุ่มแร่ดีบุก ทังสเตน เงิน ตะกั่ว ทองแดง หรือเทลลูเรียม บิสมัทก็น่าสนใจ
พาราเจเนซิสและการเปลี่ยนแปลง
พาราเจเนซิสคือลำดับที่แร่ก่อตัวขึ้น ในระบบที่มีบิสมัท ลำดับมักเปลี่ยนจากเทลลูไรด์และซัลโฟซอลต์ที่อุณหภูมิสูงไปเป็นบิสมัทไนต์ โลหะธรรมชาติช่วงปลาย และสุดท้ายผลิตภัณฑ์การออกซิเดชันบนพื้นผิว
เบาะแสทางสายตา: เคลือบสีเหลืองน้ำตาลแบบดินบนเส้นลายที่มีบิสมัทอาจเป็นบิสไมต์ เปลือกสีเขียวอ่อน เบจ หรือสีพิสตาชิโอในโซนที่เกิดการออกซิเดชันอาจบ่งชี้ถึงบิสมัทไทต์
รูปแบบและชนิด: ธรรมชาติ, ทุติยภูมิ และปลูกในห้องแล็บ
คำว่า “บิสมัท” อาจหมายถึงธาตุธรรมชาติเอง ครอบครัวแร่บิสมัท หรือคริสตัลรุ้งที่ปลูกจากบิสมัทบริสุทธิ์ ทั้งสามอย่างนี้เกี่ยวข้องกันแต่ไม่ใช่เรื่องเดียวกัน
การเกิดโลหะที่ละเอียดอ่อน
บิสมัทธรรมชาติอาจพบในรูปก้อนเม็ดหรือแผ่นบาง แผ่นบางผลึกรูปทรงรอมโบเฮดรัลเล็กๆ ฟอง หรือเส้นลายบางๆ หรือรูปแบบแตกกิ่งเป็นครั้งคราว
โลหะสดใหม่มีสีเงินขาวพร้อมโทนชมพูอ่อน การเกิดคราบบางอาจเพิ่มสีทองฟางหรือสีรุ้งเล็กน้อย แต่บันไดรุ้งขนาดใหญ่ที่โดดเด่นไม่ใช่ลักษณะธรรมชาติทั่วไป
แร่แร่และไมโครเมานต์
บิสมัทินีต, Bi2S3, เป็นแร่บิสมัทที่พบได้บ่อยและอาจปรากฏเป็นเข็มปริซึมสีเทานำหนักตะกั่วหรือก้อนเม็ด
เฟสบิสมัทอื่นๆ รวมถึงเอ็มเพล็กไทต์, CuBiS2, ไอคินไนต์, PbCuBiS3, วิททิเชไนต์, Cu3BiS3, โคซาไลต์ และซัลโฟซัลไฟด์ที่เกี่ยวข้อง
บิสไมต์และบิสมัทไทต์
บิสไมต์, Bi2O3, มักปรากฏเป็นเคลือบสีเหลืองน้ำตาลแบบดินหรือแบบบอทริอยด์ บิสมัทไทต์, Bi2O2CO3, อาจก่อตัวเป็นเปลือกหรือเส้นลายสีเขียวอ่อนอมเบจในโซนการเกิดออกซิเดชัน
บิสมัทแท้ รูปทรงที่ปลูก
คริสตัลฮอปเปอร์สีรุ้งมักทำโดยการหลอมบิสมัทบริสุทธิ์แล้วปล่อยให้โลหะตกผลึกโดยขอบเติบโตเร็วกว่าใจกลางหน้า ทำให้เกิดคริสตัลขั้นบันไดแบบโครงกระดูก
สีเกิดจากฟิล์มบางของออกไซด์บิสมัท คำที่ชัดเจนคือ: คริสตัลบิสมัทที่ปลูกในห้องแล็บ หรือ คริสตัลบิสมัทแบบฮอปเปอร์ที่มนุษย์สร้างขึ้น วัสดุเป็นบิสมัทธาตุ รูปแบบนี้ถูกปลูกโดยมนุษย์
กลุ่มแร่ที่พบร่วมกันทั่วไป
แรบบิสมัทมักไม่เดินทางคนเดียว แร่ร่วมมักเผยสภาพทางธรณีวิทยาก่อนที่บิสมัทจะชัดเจน
แร่ร่วมดีบุกและทังสเตน
ควอตซ์, มัสโคไวต์, โทแพซ, ฟลูออไรต์, ทัวร์มาลีน, แคสซิเทอไรต์, วูลแฟรมไนต์, สเคลไลต์ และอาร์เซนโอไพไรต์ อาจพบร่วมกับเฟสบิสมัทในเกรียเซนและเส้นลายที่เกี่ยวข้อง
แร่ร่วมโลหะหลายชนิด
การีนา, สเฟเลอไรต์, คาลโคไพไรต์, ไพไรต์, เทตราแดไบต์-เทนนันไทต์, เงินธรรมชาติ, อาร์เซไนด์โคบอลต์-นิกเกิล, แคลไซต์ และไซเดอร์ไรต์ เป็นแร่ที่พบได้ทั่วไปในระบบเส้นลายหลายแห่ง
ตระกูลบิสมัท
บิสมัทธรรมชาติ, บิสมัทินีต, เอ็มเพล็กไทต์, แร่ในกลุ่มไอคินไนต์, วิททิเชไนต์, โคซาไลต์, เทตราไดไมต์, เทลลูโรบิสมัทไทต์ และมาลโดไนต์ที่หายาก, ทองคำ2Bi สามารถเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มแร่ที่มีบิสมัทสูงได้ทั้งหมด
หมายเหตุไมโครเมานต์: เส้นลายโลหะหลายชนิดสามารถเป็นแหล่งรวมแร่ซัลโฟซัลไฟด์บิสมัทที่เล็กแต่ซับซ้อนได้ เลนส์ขยายมือหรือกล้องจุลทรรศน์มักเผยรายละเอียดมากกว่าที่ตาเปล่าจะเห็น
สภาพ → ตารางลักษณะ
ใช้ตารางนี้เชื่อมโยงสภาพทางธรณีวิทยากับลักษณะที่บิสมัทน่าจะปรากฏในหิน
| สภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยา | การเกิดขึ้นทั่วไปของบิสมัท | เบาะแสทางสายตา | บันทึกผู้อ่าน |
|---|---|---|---|
| ถ้วยเกรเซน ดีบุก-วูฟราม | บลอบหรือเส้นลายบิสมัทธรรมชาติ บิสมัทไนต์ และเทลลูไรด์ Bi | เนื้อเกรเซนที่อุดมด้วยควอตซ์กับมิวสโคไวต์ ฟลูออไรต์ โทแพซ แคสซิเทอไรต์ หรือโวลแฟรมไนต์ | มองหาจุดสีชมพูเงินเงาตามเส้นลายควอตซ์และรอยแตกระยะปลาย |
| เส้นลายไฮโดรเทอร์มอลพอลิเมทัลลิก | บิสมัทไนต์ ซัลโฟซอลต์ Bi และบิสมัทธรรมชาติระยะปลาย | เส้นลายควอตซ์-คาร์บอเนตกับแร่แกลีนา สเฟเลไรต์ คาลโคไพไรต์ ไพไรต์ หรือแร่เงิน | การเกิดขึ้นตามธรรมชาติจำนวนมากมีขนาดเล็กแต่เป็นตัวบ่งชี้ โดยเฉพาะภายใต้การขยาย |
| สการ์นและโซนสัมผัส | บิสมัทธรรมชาติเป็นแร่เสริมและบิสมัทไนต์กับกลุ่มดีบุก-วูฟราม | แมทริกซ์แคลค-ซิลิเกต สเคลิไลต์ถ้ามี และรอยแตกเล็กที่อุดมด้วยซัลไฟด์ | บิสมัทอาจเกิดขึ้นในระยะปลายและละเอียด แสง UV ช่วยหาสเคลิไลต์ในวัสดุที่เกี่ยวข้อง |
| เพกมาไทต์แกรนิต | บิสมัทธรรมชาติเล็กน้อยและบิสมัทไทต์หรือบิสไมต์ทุติยภูมิในกระเป๋าที่ผุกร่อน | ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ ไมกา และเปลือกสีอ่อนหรือสีเหลืองแกมส้มที่ผิดปกติ | โพรงที่ผุกร่อนสามารถเก็บรักษาแร่ Bi ทุติยภูมิที่บอบบางได้ |
| กอซซานซุปเปอร์จีน | บิสไมต์และบิสมัทไทต์แทนที่ซัลไฟด์ที่มีบิสมัท | เปลือกสีน้ำตาลเหลือง เขียวอ่อน เบจ และเปลือกที่อุดมด้วยออกไซด์เหล็ก | วัสดุเหล่านี้อาจเปราะบาง ควรจัดการในสภาพแห้งและอย่างระมัดระวัง |
บันทึกสถานที่ตัวแทน
แร่บิสมัทปรากฏในหลายภูมิภาคที่มีแกรนิตพัฒนาช้า ระบบดีบุก-วูฟราม สการ์น เพกมาไทต์ และเส้นลายพอลิเมทัลลิก บันทึกด้านล่างเป็นตัวแทน ไม่ใช่ทั้งหมด
เอิร์ซเกเบียร์เกและเขตวิตทิเชน
เขตคลาสสิกได้แก่ ชเนเบิร์ก แอนนาเบิร์ก และพื้นที่วิตทิเชนในป่าดำ เขตวิตทิเชนมีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะกับซัลโฟซอลต์ Bi เช่นวิตทิเชไนต์ รวมถึงบิสมัทธรรมชาติในเส้นลายแร่ Ag-Co-Ni
คอร์นวอลล์
ระบบแกรนิตที่ถูกแปรสภาพเป็นเกรเซนและเส้นลายดีบุก-วูฟรามในคอร์นวอลล์เป็นที่รู้จักสำหรับแร่เช่นแคสซิเทอไรต์ โวลแฟรมไนต์ บิสมัทไนต์ และบิสมัทธรรมชาติในเส้นลายควอตซ์ที่อุดมด้วยควอตซ์ในท้องถิ่น
โบลิเวียและเปรู
เข็มขัดดีบุก-เงินในเทือกเขาแอนดีสสามารถมีบิสมัทไนต์ที่อุดมสมบูรณ์ร่วมกับแร่แคสซิเทอไรต์และเงิน บิสมัทธรรมชาติอาจพบได้ในท้องถิ่นในระยะปลายของเส้นลาย
จีน แคนาดา และสหรัฐอเมริกา
มณฑลดีบุก-วูฟรามในจีนสามารถผลิตบิสมัทไนต์ เทลลูไรด์ และบิสมัทธรรมชาติที่เป็นแร่เสริม แคนาดาและสหรัฐอเมริกามีแร่ Bi กระจายอยู่ในเส้นลายพอลิเมทัลลิก สการ์นดีบุก-วูฟราม และเพกมาไทต์
รูปแบบในสนาม: บิสมัทสามารถปรากฏได้ทุกที่ที่ของเหลวที่เกี่ยวข้องกับแกรนิตที่พัฒนาช้า มีเวลา เคมี และรอยแตกเปิดให้ทำงาน
บันทึกการระบุและคำอธิบายในสนาม
ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือระหว่างบิสมัทธรรมชาติและบิสมัทที่ปลูกในห้องปฏิบัติการ พวกมันมีธาตุเดียวกัน แต่เรื่องราวทางธรณีวิทยาและรูปร่างที่มองเห็นได้แตกต่างกัน
โลหะเล็กน้อยในแมทริกซ์
มองหาจุดเล็ก ๆ สีเงินขาวถึงชมพูอ่อน, แผ่นบาง, แผ่นฟิล์ม หรือผลึกเล็ก ๆ ในควอตซ์, แคลไซต์ หรือเส้นแร่ที่มีซัลไฟด์ คราบอาจเป็นสีทองฟางหรือมีสีรุ้งเล็กน้อย
บันไดสถาปัตยกรรม
บันไดเรขาคณิตที่ชัดเจน, หน้าโปร่ง และสีออกไซด์รุ้งที่เข้มข้นเป็นลักษณะทั่วไปของบิสมัธที่ปลูกจากบิสมัธบริสุทธิ์หลอมเหลว นี่คือบิสมัธแท้ แต่รูปผลึกถูกปลูกโดยมนุษย์
เปลือกและคราบแบบดิน
บิสไมต์มักมีสีเหลืองน้ำตาลและสีเหลืองส้ม; บิสมัทไทต์อาจมีสีเขียวอ่อน, สีเบจ หรือสีพิสตาชิโอ ทั้งสองชนิดอาจบอบบางในโซนที่ถูกออกซิไดซ์
คำอธิบายชัดเจน: ใช้คำว่า “บิสมัธพื้นเมือง” สำหรับการเกิดขึ้นตามธรรมชาติ และ “ผลึกบิสมัธที่ปลูกในห้องปฏิบัติการ” สำหรับผลึกฮอปเปอร์ที่ปลูกจากโลหะหลอมเหลว ความแตกต่างนี้เคารพทั้งธรณีวิทยาและศิลปะ
คำถามที่พบบ่อย: การก่อตัวของบิสมัธ, ธรณีวิทยา และชนิดต่าง ๆ
ผลึกฮอปเปอร์สีรุ้งเป็นธรรมชาติหรือไม่?
วัสดุนี้คือบิสมัธธาตุแท้ แต่รูปร่างผลึกฮอปเปอร์ที่โดดเด่นมักเป็นของที่มนุษย์สร้างขึ้น บิสมัธพื้นเมืองตามธรรมชาติมักไม่ก่อตัวเป็นผลึกขั้นบันไดที่ใหญ่ สะอาด และมีรูปทรงเรขาคณิต
ควรมองหาบิสมัธพื้นเมืองในธรรมชาติที่ไหน?
สถานที่ที่เป็นไปได้รวมถึงเส้นแร่ควอตซ์-คาร์บอเนตในระยะท้ายใกล้แกรนิตวิวัฒนาการ, คูโพลาสแกรนิตที่ถูกเกรียเซไนซ์, สการ์น Sn-W, เพกมาไทต์ และเส้นแร่โพลีเมทัลลิก Ag-Pb-Zn ในสถานที่เหล่านั้น ให้ตรวจสอบจุดเล็ก ๆ ที่เป็นประกายตามรอยแตก
ซัลไฟด์ของบิสมัธเปลี่ยนแปลงอย่างไรที่ผิวโลก?
พวกมันสามารถถูกออกซิไดซ์กลายเป็นบิสไมต์, Bi2O3, และบิสมัทไทต์, Bi2O2CO3, มักจะมีออกไซด์ของเหล็ก คาดว่าจะพบคราบสีเหลืองน้ำตาลแบบดิน, เปลือกสีเขียวอ่อน และวัสดุที่ถูกออกซิไดซ์อย่างละเอียดอ่อน
บิสมัธที่ปลูกในห้องปฏิบัติการเป็น “ของปลอม” หรือไม่?
นี่ไม่ใช่บิสมัธปลอม แต่มันคือบิสมัธธาตุที่มนุษย์ปลูกขึ้นในรูปผลึก คำอธิบายที่ดีที่สุดคือ “ผลึกบิสมัธที่ปลูกในห้องปฏิบัติการ” ซึ่งบอกเล่าเรื่องราวทั้งหมดโดยไม่ดูถูกวัสดุหรือกล่าวเกินจริงถึงแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ
ทำไมบิสมัธจึงมักเกี่ยวข้องกับดีบุกและทังสเตน?
บิสมัธ, ดีบุก, ทังสเตน, โมลิบดีนัม, ลิเธียม, ฟลูออรีน และธาตุที่เกี่ยวข้องสามารถรวมตัวกันในระบบแกรนิตวิวัฒนาการและของเหลวไฮโดรเทอร์มอลในระยะท้าย การตั้งค่าทางธรณีเคมีร่วมนี้อธิบายความสัมพันธ์ของแร่ที่เกิดซ้ำหลายครั้ง
บิสมัธเป็นธาตุแคลโคไฟล์ในระยะท้ายที่ตกตะกอนในระบบเกรียเซน, เพกมาไทต์, สการ์น และเส้นแร่โพลีเมทัลลิก ในธรรมชาติมักปรากฏเป็นโลหะพื้นเมืองขนาดเล็กและกลุ่มของซัลไฟด์, เทลลูไรด์, ซัลโฟซอลต์, ออกไซด์ และคาร์บอเนต ใกล้ผิวโลก แร่บิสมัธจะสลายตัวเป็นบิสไมต์และบิสมัทไทต์ ผลึกฮอปเปอร์สีรุ้งที่โดดเด่นซึ่งเป็นที่ชื่นชอบในงานแสดงสมัยใหม่เกิดจากบิสมัธแท้และมีสีจากฟิล์มออกไซด์บาง ๆ เรื่องราวเต็มรูปแบบจะสมบูรณ์เมื่อเล่าทั้งสองด้าน: ธรณีวิทยาธรรมชาติและเรขาคณิตที่มนุษย์สร้างขึ้น